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《Science》重磅!超8成基因表达受生物钟控制!

首页 » 《转》译 2018-02-23 转化医学网 赞(2)
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导读
世间一切皆有因缘!这句老话适用于很多人的努力,但是一项新研究表明这句话从分子水平来讲都是正确的。这项由索尔克生物研究所科学家发表在《Science》上的研究发现许多组织及大脑中几乎80%的基因活动都遵循这种日夜交替的规律。

长久以来科学家都知道许多组织保持着一种循环节律——日夜节律,而这项新研究是迄今为止研究时间与基因转录(DNA复制产生RNA指导蛋白组装的过程)最综合的研究。

“这是首次建立白天表达基因谱。” 索尔克生物研究所索尔克调节生物学实验室教授Satchidananda Panda说道。“它是研究生物钟扰乱影响疾病(如抑郁、克罗恩病、IBD、心脏病、癌症等)方式的框架。这将对研究150余种疾病机理并优化其治疗产生巨大影响。”

通过使用RNA测序技术,研究团队追踪了非人类灵长类动物不同组织基因表达情况,他们每两小时检测一次,检测了24小时。研究团队发现每种组织中都含有一天不同时间表达水平不同的基因。但是这些基因在不同组织中的含量不同,如松果体、肠系膜淋巴结、骨髓及其他组织中只有200个左右,而前额皮质、甲状腺和臀肌等有超过3000个。此外,表达越多的基因越有节律性。

灵长类动物基因组中含有约25000个基因,接近11000个基因在所有组织中均有表达,其中有96.6%的基因至少在一个组织中具有节律性表达的特点。大多数组织中的基因转录水平在凌晨和午后处于最高峰,晚饭后睡觉期间处于低谷。考虑到有81.7%的蛋白编码基因表达都有节律性,因此这种时间机制分布比之前想象的更广泛。

“这项发现提供了新观点,可能会影响如何确认科学研究。例如尝试重复过去研究的科学家们必须注意什么时候进行实验。”该研究共同通讯作者、索尔克生物研究所访问学者Howard Cooper说道。除了影响研究方法之外,这种分子时间机制还将对药物疗效产生影响。未来药剂师也许会给病人提供更详细的关于服用药物的时间和频率的指导。

“我们发现超过80%FDA批准的药物的靶标都至少在一种组织中具有节律性。”索尔克生物研究所科学家、该研究第一作者Ludovic Mure说道。“除了药物靶标之外,许多影响药物疗效和毒性的机制(如药物吸收、代谢和排泄)都可能受生物钟影响。”该团队的基因表达谱还可能帮助科学家们阐明晚睡的生活方式如何影响人类健康。这将适用于倒班工作者以及任何作息不规律的人。

此外,这项工作还可能推动衰老研究,因为人们在衰老过程中这些节律通常会被扰乱。“我们有一个关于基因在不同的器官如何表达的清单,这将指导我们探索倒班及其他扰乱生物钟的改变如何影响基因表达。”Panda说道。“早期的生物节律研究并没有参照,因此这将成为人类基因组节律研究的参照谱。”(转化医学网360zhyx.com)

参考文献:Ludovic S. Mure et al. Diurnal transcriptome atlas of a primate across major neural and peripheral tissues, Science (2018).

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