基因突变对昼夜节律的影响

马萨诸塞大学阿默斯特研究基因突变影响昼夜节律休息-兴奋周期提供了新的见解,为研究人类疾病提供了一个新的模型,最终发展医学治疗。

破坏人体的生物钟——坐标生化的时机,生理和行为过程,与一系列的疾病,包括癌症、心血管疾病和过敏性感染,以及事故的风险更高。常见的昼夜节律中断是时差和轮班工作,这是由大约3000万人在美国

“我们正在研究两个突变,这两个影响我们应对变化的能力的光周期,“神经生物学家说埃里克·比特曼、名誉教授生物学。“他们两人加快时钟。它们揭示了脆弱的我们要如何中断:黑暗的时间表。”

在哺乳动物中,昼夜节律产生内部主起搏器在大脑中的下丘脑的视交叉上核。此外,体内每一个细胞都有自己的生物钟,这主起搏器坐标。在正常光:黑暗和波动的环境中,生物钟创建24小时的周期。然而,在恒定的条件下,比如当仓鼠在黑暗,学习节奏生成周期比24小时的时间是长还是短。

“这显示我们有一些内部机制产生韵律性,而动物是利用环境的线索,其中最强大的是光:黑暗周期,准确地同步到24小时,“比特曼说。

在发表的一篇论文美国国家科学院院刊》上(PNAS),比特曼和团队确定了隐性突变,它们叫欺骗者,生理调节基因缺陷的隐花色素1 (CRY1)的叙利亚仓鼠。通过改进草案的仓鼠基因组快速使用纯合性映射,他们创造了一个现代基因研究模型为研究人类疾病。

在一个后续最近发表的论文PNAS,该研究小组专注于在转基因仓鼠欺骗者的影响。科学家们识别CRY1昼夜夹带的潜在的未知函数,即同步的生物钟与外部信号,和心脏病。

“欺骗者加快时钟在恒定条件下,使它能够转移高达180度,以应对甚至短暂脉冲的光,“比特曼解释道。“我们怀疑这可能是有关在理解时差的影响和转变工作。”

身体的器官重置时钟昼夜中断后以不同的速率。这时间偏差被认为导致不良与轮班工作相关的健康影响。“几乎所有的生理过程是有节律的,“比特曼说。

研究人员发现昼夜re-entrainment加速在欺骗者突变仓鼠,独立的加快时钟。为了了解更多关于健康生理失调的后果,研究人员检测了欺骗者和相移的影响心脏病的仓鼠模型已知加重阶段转变。

模拟时差8小时的相移的形式每一第二周,缩短cardiomyopathic仓鼠的寿命。然而,欺骗者仓鼠的寿命缩短是逆转变异加速调整光的转变:暗周期。比特曼说,研究结果对确定通路参与人类的生物钟。

“时差或数以百万计的工人转变,可能需要几天,有时几周的身体——不同的器官——回到正常的时间关系,”他说。我们中的许多人破坏我们的生理系统当我们暴露于光线到很晚的时候,通过手机和电脑屏幕等。“它可能需要几个星期,直到你的大脑是拥有正确的关系你的肝脏和肾脏,“比特曼补充道。

研究表明我们都需要注意环境如何影响我们的生物钟。具体地说,医院需要敏感的时机灯,黑暗在病人的房间。“我们需要注意主时钟之间的时序关系器官和大脑,以及它如何调节时钟在大脑中,以及周边器官,和对光线很敏感:黑暗的环境中,“比特曼说。

此外,了解器官的节奏是一个至关重要的方面的时间治疗。“大量的药物管理更有效比另一个一天一次,因为生物钟调节这些代谢途径,实际上是这些药物的目标,“比特曼说。

正在进行的研究将集中在识别生物钟的潜在机制及其在疾病中的作用。

参考:李YY, Cal-Kayitmazbatir年代,Francey LJ,等人欺骗者是一个隐花色素的零突变1叙利亚仓鼠。Proc。国家的。学会科学。2022年;119年(18):e2123560119。doi:10.1073 / pnas.2123560119

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