微rna起着关键的作用在调节生物钟

如果你曾经有一个糟糕的时差,你知道一个破坏你身体的生理节奏很难函数。分子生理“时钟”存在于细胞在整个身体,管理不仅仅是睡眠和清醒周期——他们的许多方面人类健康至关重要。十几年来,研究人员一直试图找出是什么让他们做出选择,寻找新的见解阿尔茨海默氏症等疾病,癌症和糖尿病。

直到现在,研究都集中在所谓的生物钟基因,编码蛋白驱动振动周期的基因表达影响生理和行为。但研究发表在美国国家科学院院刊》上揭示了发现新齿轮的生物钟——一个全基因组的监管层组成的小型非编码核苷酸链称为微rna (microrna)。

“我们看到这些生物钟基因的功能是非常重要的在很多不同的疾病,”史蒂夫·凯说,博士,教务长神经学教授,生物医学工程和定量计算生物学南加州大学凯克医学院的。“但是我们忽视是一种完全不同的基因网络,也是重要的生理调节,这是整个疯狂的世界,我们称之为非编码微。”

“垃圾DNA”被证明是一个有价值的工具在昼夜节律

曾被认为是“垃圾DNA”, microrna目前已知影响基因表达通过阻止信使RNA制造蛋白质。过去的研究已经表明microrna在生物钟的作用可能有作用,但确定的数以百计的microrna基因可能参与仍然是一个问题。

凯和他的团队,由莉莉周,一名研究助理凯克医学院的神经学部门,变成了诺华的基因组研究所研究基金会(GNF)在圣地亚哥,这创造了机器人能够高通量实验。周与研究所的科学家们合作,开发了一种高通量筛选一个机器人测试接近1000 microrna分别转移到细胞发光的团队设计,基于细胞的24小时的生物钟周期。

“与GNF合作使我们进行第一个细胞全基因组筛查方法系统地识别哪些数以百计的microrna可能调节昼夜节律的,”周说。

“令我们吃惊的是,”凯说,“我们发现了110年到120年microrna这样做。”

Caitlyn米勒的帮助下,生物化学本科从南加利福尼亚文理,研究者们通过灭活验证对昼夜节律的影响某些microrna被屏幕发光细胞的线。敲门的microrna在细胞的生理节奏了相反的效果,将它们添加到细胞。

microrna生理和行为的影响

研究人员还关注microrna的生理和行为影响。他们分析了老鼠的行为与特定集群的microrna灭活-米尔183/96/182,看到灭活在黑暗中集群行为干扰了wheel-running与控制老鼠。然后检查microrna的集群对大脑的影响,视网膜和肺组织,发现集群活性影响昼夜节律以不同的方式在每个组织类型,这表明microrna的方式调节生物钟是组织特定的。

理解microrna在生物钟的影响个体组织可以揭示治疗或预防特定疾病的新方法。

“在大脑中我们感兴趣的时钟与阿尔茨海默氏症等疾病,肺部我们感兴趣的是连接时钟疾病如哮喘,”凯说。“下一步我觉得我们模式疾病在细胞和动物,看看这些小分子核糖核酸功能在这些疾病。”

参考:米勒周L, C, Miraglia LJ, et al .微rna基因组屏幕识别microRNA-183/96/182集群调制器的昼夜节律。《美国国家科学院刊。2021年,118 (1):e2020454118。doi:10.1073 / pnas.2020454118。

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