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神经生物学家确定了一种对健康日常节奏很重要的新基因

导读 生活是按 24 小时计划安排的。这种规律节奏的核心是生物钟,几乎所有器官、组织和细胞类型中都存在计时员。当时钟出错时,可能会导致睡眠

生活是按 24 小时计划安排的。这种规律节奏的核心是生物钟,几乎所有器官、组织和细胞类型中都存在计时员。当时钟出错时,可能会导致睡眠中断或各种疾病。

西北大学最近的一项发现可能有助于理解这个时钟如何与日常周期相关联。一组神经生物学家已经确定了一种名为 Tango10 的新基因,它对日常行为节律至关重要。该基因参与分子通路,核心生物钟(“齿轮”)通过该通路控制时钟(“手”)的细胞输出,以控制每日睡眠-觉醒周期。

虽然这项研究是使用果蝇 Drosophila melanogaster 完成的,但这些发现对人类有影响。了解这条通路如何运作可以导致治疗睡眠问题,并可以阐明与时钟相关的人类疾病,如抑郁症、神经退行性疾病和代谢疾病。

领导这项研究的昼夜节律专家拉维·阿拉达博士说:“科学家们对时钟的‘齿轮’了解很多,但对产生行为的‘指针’或两者之间的联系知之甚少。”

“我们想更好地了解每天‘唤醒信号’的分子基础,它提醒动物是时候醒来了,”他说。“在这项研究中,我们专注于控制睡眠-觉醒周期的起搏器神经元,并使用基因筛查来识别调节神经元的基因。”

Allada 是 Edgar C. Stuntz 神经科学杰出教授和温伯格文理学院神经生物学系主任。Allada 还是西北大学睡眠和昼夜节律生物学中心的副主任。

该研究将于 11 月 15 日当周由美国国家科学院院刊 (PNAS) 发表。Allada 是该论文的通讯作者。

除了在 Allada 实验室进行的飞行实验外,西北大学团队还与新泽西理工学院的 Casey Diekman 和 Matthew Moyeat 合作进行了计算建模实验。

西北大学的研究人员筛选了一些他们认为可能对生物钟的运行和果蝇行为很重要的基因。通过这个过程,他们发现了一个叫做 Tango10 的基因。当他们敲除这个基因时,果蝇失去了正常的 24 小时行为节奏。某些钾电流减少,可能导致神经元过度活跃,并导致失去规律的节奏。

在果蝇正常情况下,Tango10蛋白的水平随昼夜节律而上下波动,可以调节神经元活动的上下波动,进而驱动动物的睡眠-觉醒周期和行为。在缺乏 Tango10 基因的果蝇中,这种日常节奏被打乱了。

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