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您的位置：首頁(yè) > 健康課堂 > 基因科學(xué) > 科學(xué)家發(fā)現基因可能普遍存在“生理周期”
了解基因在一天中如何周期性地開(kāi)關(guān)，是掌握許多生理功能的關(guān)鍵，包括睡眠和新陳代謝?；羧A德·休斯醫學(xué)院研究人員、得克薩斯大學(xué)西北醫學(xué)中心的約瑟夫·塔卡哈斯在上世紀90年代發(fā)現了節律基因及其蛋白質(zhì)產(chǎn)物，他和其他研究人員確定了該基因為CLOCK，并發(fā)現其他兩種蛋白BMAL1和NPAS2，能在白天與基因結合激活它們，另外4個(gè)節律調控因子是PER1、PER2、CRY1和CRY2，能在夜晚抑制基因。
新研究旨在全面理解激活因子和抑制因子是怎樣協(xié)調配合，共同維持身體24小時(shí)生理節奏的。
新研究的核心發(fā)現是，RNA聚合酶（有了這種酶基因才能轉錄合成蛋白質(zhì)）的功能隨著(zhù)生理節律而變化。塔卡哈斯說(shuō)：“RNA聚合酶的發(fā)動(dòng)是整個(gè)基因組周期節律的開(kāi)始。隨著(zhù)整體RNA聚合酶和轉錄的調控，全體染色質(zhì)的狀態(tài)都受節律生物鐘的調控。組蛋白也隨著(zhù)整個(gè)基因組的節律被廣泛修改，而組蛋白是維持DNA完整性的關(guān)鍵。這表明每個(gè)基因都可能按照生理節律的周期被修改。”
此外，他們還做出了許多重要發(fā)現。首先是節律調控因子能在許多基因組位點(diǎn)和標靶基因結合。他們研究了小鼠肝臟細胞的基因組，發(fā)現超過(guò)2萬(wàn)個(gè)位點(diǎn)能與1個(gè)或多個(gè)調控因子結合；其中超過(guò)1千個(gè)位點(diǎn)能與所有7種調控因子結合，還有許多位點(diǎn)只能與激活或抑制因子二者之一結合。塔卡哈斯說(shuō)：“我們以前還以為，它們都只與同一位點(diǎn)結合。”
其次，他們研究了肝細胞所有基因每天的表達方式，發(fā)現在轉錄過(guò)程中，基因表達并非都控制在轉錄層次。他們還發(fā)現，在一天中RNA聚合酶與基因的結合比基因轉錄更早發(fā)生。周期開(kāi)始時(shí)，轉錄激活因子CLOCK和BMAL1招來(lái)了RNA聚合酶，但被隨后出現的抑制因子CRY1給抑制了。結果RNA聚合酶不得不“暫停”幾個(gè)小時(shí)，暫停解除后才開(kāi)始轉錄。所以，生理節奏不僅與RNA聚合酶有關(guān)，還和“暫停”狀態(tài)的解除有關(guān)。
“這些節律基因的標靶，最高類(lèi)別的就是新陳代謝路徑，所以說(shuō)生物鐘秘密地控制著(zhù)每天的新陳代謝。這些發(fā)現為研究短期轉錄動(dòng)力學(xué)、生理周期、聚合酶和一般轉錄提供了新途徑。”塔卡哈斯說(shuō)，下一步是研究RNA聚合酶在一天的節律中是怎樣受控的，是什么原因讓聚合酶對某些基因在一天里的特定時(shí)間暫停，以及其他RNA分子在轉錄之后是如何被調控的。
來(lái)源：中國科技網(wǎng)
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