设置生物钟

通常被称为“生物钟”,昼夜节律控制什么时候人们最警惕,饿了,累了或身体会由于复杂的生物过程,并不是人类所独有的。

在大约24小时昼夜节律,振荡周期适应地球的自转,曾被观察到在大多数地球上的植物,动物,真菌和蓝藻,负责调节生物体的生理、行为的许多方面和代谢功能。

现在,科学家领导的开创性哈佛合成生物学家帕梅拉银,博士,利用蓝藻中的生理机制移植生理连接到一个共同的细菌物种自然non-circadian。的小说作品,首次展示了移植的昼夜节律,据报道在《科学》杂志上的一项新研究进展。

“通过观察系统在本质上是模块化的,我们认为工程师来操作和使用生物电路在一个可预测的,可编程的方式,“银说,他是一个核心教员在哈佛大学生物工程研究所和系统生物学的教授在哈佛医学院。

银的研究小组利用这种方法成功地移植一个昼夜节律细菌大肠杆菌,广泛用作“主力”细胞物种生物学家由于据悉和缓解大肠杆菌的基因改变。设计的转基因大肠杆菌生理银一天可以用于益生菌药作为一种监测肠道微生物群,它是集体和多样化的细菌物种在人类胃肠道和导致许多不同的健康因素。

在大肠杆菌中创建一个昼夜节律,蛋白负责调节昼夜节律振荡电路到模块化从蓝藻、细菌光合细菌物种是唯一已知的自然包含一个昼夜节律。蛋白质电路被移植到大肠杆菌,它可以连接到其他基因表达组件可能影响代谢和行为功能可编程的昼夜循环。实验性大肠杆菌,电路与荧光蛋白,照亮了每一次触发生理振荡,导致大肠杆菌发出有节奏的惊人的视觉确认移植的成功。

“终极梦想应用程序将提供这些生理大肠杆菌个体在药片,这可能允许昼夜节律与生物电路为了执行一个额外的时间精确释放药物,或能够和影响宿主的生理节奏,”该研究的第一作者说,安娜·陈,系统生物学研究生Wyss理工学院和哈佛医学院。

人类的生理节奏已被证明会影响新陈代谢,当干扰可以导致肥胖和葡萄糖耐受不良。更重要的是,许多药物包括那些通常用来治疗各种癌症已被证明的有效性基于波动的时间和在病人的生理周期的管理。

使用大肠杆菌生理、治疗策略来影响患者的昼夜节律或项目内部药物释放特定点在病人的生理节奏可以激励治疗癌症和代谢疾病,临床应用。

条件,进一步,甚至被称为“时差”,这是造成高速航空旅行扰乱了一个人的生物钟,将来会打击使用大肠杆菌生理可能杠杆re-program和调整人体的昼夜节律与旅游目的地的昼夜循环。

“真正令人惊奇的是,我们已经展示了生物系统的模块化——这一发现超出了可移植性的昼夜节律打开新的大门了解其他生物电路模块化可以移植从一个物种转移到另一个,“银说。

“昼夜节律有巨大的影响我们的健康和我们如何应对我们的环境,所以有机会进入这些控件,使用基因组工程重建基因电路,打开一个激动人心的新路径治疗疾病和调节各种生理行为,”唐纳德·因格贝尔Wyss学院创始董事说,医学博士博士,他也是Judah Folkman的哈佛医学院血管生物学教授和波士顿儿童医院和哈佛大学的生物工程教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院。