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(xì)胞類型中都存在計時員。當(dāng)時鐘出錯時，可能會導(dǎo)致睡眠中斷或各種疾病。
西北大學(xué)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(xué)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(xì)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(dǎo)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(lǐng)導(dǎo)這項研究的晝夜節(jié)律專家拉維·阿拉達(dá)博士說：“科學(xué)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(chǔ)，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(xué)杰出教授和溫伯格文理學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系主任。Allada 還是西北大學(xué)睡眠和晝夜節(jié)律生物學(xué)中心的副主任。
該研究將于 11 月 15 日當(dāng)周由美國國家科學(xué)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(jìn)行的飛行實驗外，西北大學(xué)團隊還與新澤西理工學(xué)院的 Casey Diekman 和 Matthew Moyeat 合作進(jìn)行了計算建模實驗。
西北大學(xué)的研究人員篩選了一些他們認(rèn)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(dāng)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(dǎo)致神經(jīng)元過度活躍，并導(dǎo)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(jìn)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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