生活是按 24 小時計劃安排的。這種規(guī)律節(jié)奏的核心是生物鐘，幾乎所有器官、組織和細胞類型中都存在計時員。當時鐘出錯時，可能會導致睡眠中斷或各種疾病。
西北大學最近的一項發(fā)現(xiàn)可能有助于理解這個時鐘如何與日常周期相關(guān)聯(lián)。一組神經(jīng)生物學家已經(jīng)確定了一種名為 Tango10 的新基因，它對日常行為節(jié)律至關(guān)重要。該基因參與分子通路，核心生物鐘(“齒輪”)通過該通路控制時鐘(“手”)的細胞輸出，以控制每日睡眠-覺醒周期。
雖然這項研究是使用果蠅 Drosophila melanogaster 完成的，但這些發(fā)現(xiàn)對人類有影響。了解這條通路如何運作可以導致治療睡眠問題，并可以闡明與時鐘相關(guān)的人類疾病，如抑郁癥、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病。
領導這項研究的晝夜節(jié)律專家拉維·阿拉達博士說：“科學家們對時鐘的‘齒輪’了解很多，但對產(chǎn)生行為的‘指針’或兩者之間的聯(lián)系知之甚少。”
“我們想更好地了解每天‘喚醒信號’的分子基礎，它提醒動物是時候醒來了，”他說。“在這項研究中，我們專注于控制睡眠-覺醒周期的起搏器神經(jīng)元，并使用基因篩查來識別調(diào)節(jié)神經(jīng)元的基因。”
Allada 是 Edgar C. Stuntz 神經(jīng)科學杰出教授和溫伯格文理學院神經(jīng)生物學系主任。Allada 還是西北大學睡眠和晝夜節(jié)律生物學中心的副主任。
該研究將于 11 月 15 日當周由美國國家科學院院刊 (PNAS) 發(fā)表。Allada 是該論文的通訊作者。
除了在 Allada 實驗室進行的飛行實驗外，西北大學團隊還與新澤西理工學院的 Casey Diekman 和 Matthew Moyeat 合作進行了計算建模實驗。
西北大學的研究人員篩選了一些他們認為可能對生物鐘的運行和果蠅行為很重要的基因。通過這個過程，他們發(fā)現(xiàn)了一個叫做 Tango10 的基因。當他們敲除這個基因時，果蠅失去了正常的 24 小時行為節(jié)奏。某些鉀電流減少，可能導致神經(jīng)元過度活躍，并導致失去規(guī)律的節(jié)奏。
在果蠅正常情況下，Tango10蛋白的水平隨晝夜節(jié)律而上下波動，可以調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動的上下波動，進而驅(qū)動動物的睡眠-覺醒周期和行為。在缺乏 Tango10 基因的果蠅中，這種日常節(jié)奏被打亂了。
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