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解读2017生理医学奖:三个基因,三个人
热度 2 hongkuan15 2017-10-2 20:10
2017 诺贝尔生理或医学奖评选结果揭晓!诺贝尔委员会宣布,将此奖项颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔·杨( Michael W. Young)。 生物钟在一天之中的不同时段,对我们的生理功能进行着非常精准的调节,例如摄食行为、激素水平、睡眠情况、体温,以及新陈代谢等。现在,这一过程的分子机制基本搞清楚了,主要是三个基因和发现他们的三位科学家。 决定生物钟的三个基因 1,PER蛋白基因: period ----自我反馈调节 1984 年, 霍尔 和 罗斯巴什 (波士顿的 布兰迪斯 大学)和洛克菲洛大学的 迈克尔·杨 成功地分离出了 period 基因 。他们把这个基因编码的蛋白其名为“PER”。 他们发现,在 晚上 ,PER 蛋白会在果蝇体内积累,到了白天又会被分解。并且发现 PER蛋白 的浓度会循环震荡,周期为 24 小时,和昼夜节律相同。他们猜测 PER 蛋白可以让 period 基因失去活性。也就是 PER蛋白 和 period 基因之间形成了一个抑制反馈的环路,PER蛋白 可以抑制基因合成自己,这样就形成了一个连续循环的完整节律。 当period基因有活性的时候,可以合成period mRNA,然后进入细胞质后开始合成PER蛋白。PER蛋白又会进入细胞核,逐渐积累,抑制period的活性。 period基因经过了一个完整的24小时周期, 就形成了一个抑制性的反馈机制,形成了昼夜节律 (见下图)。 period基因反馈条件的简单示意图 2, TIM蛋白基因: timeless----辅助PER蛋白工作 1994 年, 洛克菲洛大学的 迈克尔·杨 发现了第二个节律基因:timeless。之前虽然已经发现 PER 蛋白的功能,有一个关键环节是从细胞质进入细胞核才能抑制 period 基因。但是它是如何进入细胞核的呢?实际上 Timeless 可以编码 TIM蛋白,可以帮助PER进入细胞核。 迈克尔·杨 做了一个漂亮的实验,发现 TIM 会结合到 PER 上,然后两个蛋白可以一起进入细胞核,并且在那里抑制 period 基因的活性(如下图)。 参与调节节律钟的分子的简单示意图 3, DBT 蛋白基因: doubletime----精确计时 上面两个基因解释了为什么会出现周期震荡,但是这种震荡的频率周期为什么是24 小时呢?这时候, 洛克菲洛大学的 迈克尔·杨 又发现了一个基因: doubletime,这个基因可以编码 DBT 蛋白。DBT 蛋白可以延迟 PER 蛋白的积累,这解释了为什么震荡的周期为什么会稳定在 24 小时左右。 精准的生物钟 实际上控制生物节律的分子机制要复杂的多。在随后的几年里,他们三人还发现了其他一些蛋白可以维持period的活性,以及外界的光如何调节生物钟。 所有的多细胞生物,包括人类,都是使用同一个相似的机制来调节生理节奏。 生物钟能调节我们大部分的基因,并且最终这个生物钟能使我们的生理情况适应一天中不同时段。正是这些分子调控这人们一天的节律。 三位杰出的科学家 杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall) 1945 年 3 月 3 日生于纽约布鲁克林,美国遗传学家。于 1971 年获得西雅图华盛顿大学遗传学博士学位,于 1974 年成为布兰迪斯大学教员。 霍尔于 2001 年被选入美国文理科学院,2003 年被选入美国国家科学院并获美国遗传学会勋章。因为 period 基因方面的杰出贡献,他于 2009 年获格鲁伯神经科学奖,2011 年获路易莎·格罗斯·霍维茨奖,2012 年获盖尔德纳国际奖。并于2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。 迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash) 1944 年 3 月 7 日生于密苏里州堪萨斯,美国遗传学家。罗斯巴什是布兰代斯大学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。 2003 年当选为美国国家科学院院士。2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。 迈克尔·杨(Michael W Young) 1949 年生于佛罗里达州迈阿密,美国遗传学家、美国国家科学院院士。1975 年获得克萨斯大学奥斯汀分校博士学位,1978 年起任洛克菲勒大学教员,后成为该校副校长。2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。 杨之后的研究还揭示了更多生物钟相关基因,以及它们产物的运作情况。 参考资料: 诺贝尔奖官方解读2017生理医学获奖研究:一个自我抑制的分子,如何隐藏了睡觉和清醒的秘密? http://www.sohu.com/a/195997167_354973 释新闻|2017年诺贝尔生理学或医学奖:生物钟的分子研究 http://news.163.com/17/1002/18/CVOV63RC000187VE.html 关注本公众号: 肠菌与健康 microbiota health 带你了解肠道菌群与健康的奥秘!
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[转载]生物节律研究不可不知的小分子--KL001
dragonstar 2012-8-22 15:14
7月12日, Science 在线报道了一种新颖,有效的研究生物节律的小分子物质KL001. 生物钟失调一直伴随着许多生理障碍,包括代谢性疾病。虽然调节生物钟功能的小分子可能提供对这类疾病的治疗方法,但已被发现的化合物只有少数选择性靶向调节关键生物钟蛋白质。 通过一个非偏性以细胞为基础的昼夜节律筛选,研究者确定一个称为KL001的小分子,可特异性地与昼夜节律关键调节因子--蓝光受体蛋白cryptochrome(CRY)相互作用。 KL001阻止泛素依赖的CRY降解,导致昼夜节律期延长。 将KL001与数学模型相结合,研究者发现CRY1和CRY2在节律周期调节具有相似的功能。此外,KL001介导的CRY稳定性可抑制在原代肝细胞中,胰高血糖素诱导的糖异生。 由此,KL001为CRY依赖的生理过程提供了一个研究工具,同时可促进研发基于生物节律的 糖尿病 治疗法。( 生物谷 bioon.com)
个人分类: 心血管疾病进展|91 次阅读|0 个评论
倒时差综合征-Time Zone Change Syndrome
热度 1 duke01361 2012-7-16 09:18
人体生物钟会不会受时差影响?答案应该是肯定会,经常旅游的人往往会遇到“倒时差”的问题。比如,你从北京飞往伦敦,两地时差为8个小时(非夏令时),那么如果你在北京将要入睡的时候(假如是晚上十点)往伦敦飞,等到了伦敦可能为当天下午2点。下午2点的时候,当地人正忙得热火朝天,而你则昏昏欲睡。 这个样子的你的生物钟在一如既往地工作,在这个时钟的指引下,你的各项生理指标会完全不同于伦敦当地人的。 假如人的寿命与生物钟有关,或者说肌体的生物钟无时无刻不在为你的寿命计时的话,那么有一种可能,如果你从北京飞往伦敦,然后,再从伦敦一直逆时差飞行,那么极有可能你会把你的生物钟向“逆时针”方向拨动. 这种被"逆向"拨动的生物钟会不会影响你的生理代谢?会不会影响到你“Programmed"寿命? 不知道你有没有听说一种叫做“倒时差综合征”的状态(Time Zone Change Syndrome)。 什么是Time Zone Change Syndrome? 这种情况一般出现在连续跨越至少两个时差的旅行过程中,主要表现为无眠或多眠、肌肉疲劳、头痛、情绪萎靡、食欲紊乱以及白天无精打采等症状。这个症状一般要延续一到两天。 一般而言,一个人的生活越有规律,那么出现“Time Zone Change Syndrome”的程度会越严重。 来自英国爱丁堡大学和剑桥大学的一项合作研究表明,人体生物钟的控制可能与人体细胞内的DNA的活跃水平无关。他们发现,人血液中没有DNA的红血细胞(红血球)也会表现出依据24小时周期性变化的生物节律(生物钟),红血球中的一种被称为“ peroxiredoxins”蛋白质可以表现依据时间差异表现出特定的生物节律现象。 参加研究的科学家相信,与细胞生物节律有关的机制一定是细胞“硬件”的一部分(hard-wired ),每个细胞可能通过这些“硬件”维持着属于自己的独特的“生物节律”,以保证这些细胞之间表现出“差异”。否则,丧失了各自生物节律(生物钟)的细胞会变得彼此“相同”,变得功能紊乱。 很遗憾的是,我们到目前为止还不能真正搞清楚细胞生物节律(生物钟)是如何控制的,当然,我们也没法清楚作为100trillion的细胞聚集体的人的肌体的生物钟是如何控制的。 但是,很多迹象表明,人体的生物钟与光照、磁场、温度等等环境因素有关。这些因素是如何影响着肌体的生物钟的运作的?是直接的影响到蛋白质?还是DNA的活跃程度?还是影响的基于“表观遗传学”控制的“基因表达模式”?尚需要进一步深入研究。 在此,我想大胆地推测,可能细胞内的生物钟是我们人类“生物寿命”的决定者,假如我们能够改造细胞内的生物节律(生物钟),使之“跑”的更慢,那可能我们的寿命会大大延长。 跨时区旅行容易患病(来自最新研究from BBC) International travel 'makes athletes ill' By Anna-Marie Lever Health reporter, BBC News The different germs and food in a foreign country, rather than air travel, seem to make athletes ill Elite athletes who travel across more than five timezones to compete, more than double their risk of illness, a BMJ study has suggested. The researchers argue the different germs and allergens of a new environment affect the athletes. Air travel does not seem to play a part as on returning home the competitors' health does not differ from normal. They suggest this could contribute to a home advantage for Team GB in the Olympic Games. Prof Martin Schwellnus, one of the paper's authors said: "It is a common perception that international travel increases illness - due to organisms in aeroplanes." However, this study suggests that increased illness from travel is more likely to be due to the fact that the person is out of their normal environment. Prof Schwellnus added: "The stresses of travelling seem not to affect the players because when they return home the risk of illness does not differ from normal. "Changes in air pollution, temperature, allergens, humidity, altitude as well as different food, germs and culture could all contribute to illness when arriving in a distant destination." Reported illness The study tracked the daily health of 259 elite rugby players competing in the 2010 Super 14 Rugby Tournament. Over 16 weeks, teams from Australia, South Africa and New Zealand played in all three countries. Continue reading the main story “ Start Quote These findings could be relevant to the Olympics and might contribute to the home advantage” End Quote Prof Martin Schwellnus Report author For matches played on home turf, before international travel, there were 15 reported illnesses in every 1,000 days played. In locations where players were more than five hours' time difference away from home, this rose to 33 reported illnesses in every 1,000 days played. For matches played back home after international travel - illness fell to 11 incidents in every 1,000 days played. Almost a third of all illnesses reported were respiratory conditions, followed by gut problems and skin and soft tissue conditions. Home advantage Prof Schwellnus said: "These findings could be relevant to the Olympics and might contribute to a home advantage." Although Prof Schwellnus also pointed out that this study concentrated on a tournament played from February to May with participation every week - a different environment to the Olympic athletes who generally compete just once. His research is now looking at which players are more prone to illness as some were more likely than others to become ill. He said: "It is a player thing, with certain people being particularly sensitive to a new environment, rather than a travel thing." Other factors that have been shown to work in the home teams' favour are familiar surroundings and the backing of the crowd. But there are also factors that can have a negative impact like increased pressure and expectation and worries about letting people down.
个人分类: Science in action|4550 次阅读|1 个评论
糖尿病与生物节律研究动态与文献分析
xupeiyang 2010-7-30 12:49
研究动态: Nature:糖尿病与生物节律的关系 http://www.bioon.com/biology/biomed/449461.shtml 相关文献分析结果: http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/1?WEB0oxzumnimqxyqIjI1I00h001000j100200010 检索词 diabetes AND CLOCK 164 documents semantically analyzed 1 2 Top Years Publications 2010 28 2009 20 2008 20 2007 19 2006 16 2005 11 2004 6 2002 6 2000 5 2003 3 2001 3 1997 3 1985 3 1984 3 1999 2 1996 2 1993 2 1989 2 1983 2 1994 1 1 2 1 2 Top Countries Publications USA 56 Japan 26 United Kingdom 9 Netherlands 8 Brazil 5 Italy 4 France 3 Switzerland 3 Germany 3 India 2 China 2 Taiwan 2 Canada 2 Austria 2 Australia 1 Spain 1 Turkey 1 Cuba 1 Israel 1 Mexico 1 1 2 1 2 3 4 Top Cities Publications Tsukuba 9 Amsterdam 8 Philadelphia 7 Evanston 5 Boston 4 Tochigi 4 Leeds 4 Houston 4 Bethesda 3 Fukuoka 2 Chicago 2 Irvine 2 Nanjing 2 Baton Rouge 2 Rio Grande 2 Taipei 2 Ann Arbor 2 Wien 2 Halle 2 Minneapolis 2 1 2 3 4 1 2 3 ... 7 Top Journals Publications Diabetes Care 5 Endocrinology 4 Diabetes 4 Clin Ter 3 Mmw Fortschr Med 3 Exp Gerontol 3 Febs Lett 3 Arterioscler Thromb Vasc Biol 2 Nature 2 Proc Natl Acad Sci U S A 2 Trends Endocrinol Metab 2 Chronobiol Int 2 Circ Res 2 Neurosci Lett 2 Mol Cell Biochem 2 J Appl Physiol 2 Clin Exp Hypertens 2 Diabetologia 2 Am J Physiol-heart C 2 J Pineal Res 2 1 2 3 ... 7 1 2 3 ... 75 Top Terms Publications Humans 112 Circadian Rhythm 85 Animals 68 Genes 64 Metabolism 59 metabolic process 59 Diabetes Mellitus 55 Obesity 52 Insulin 47 Patients 45 circadian rhythm 44 Biological Clocks 43 receptor binding 43 Insulin 43 Glucose 41 Adult 41 Middle Aged 40 Mice 38 Aged 35 positive regulation of circadian rhythm 34 1 2 3 ... 75 1 2 3 ... 31 Top Authors Publications Oishi K 9 Kalsbeek A 6 Buijs R 6 Ishida N 6 Ando H 4 Ohkura N 4 Fujimura A 3 Bass J 3 Grant P 3 Scott E 3 Van Heijningen C 3 Van der Vliet J 3 Lazar M 3 Yin L 3 Shibata S 3 Kudo T 3 Kreier F 3 Cornelissen G 3 Peschke E 2 Bray M 2 1 2 3 ... 31
个人分类: 信息分析|2540 次阅读|0 个评论

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