研究發現內源性過氧化氫近日節律震蕩調控生物鐘

2020-11-27 騰訊網

中國醫學科學院基礎醫學研究所生物化學與分子生物學系/醫學分子生物學國家重點實驗室劉德培院士團隊，第一次揭示了氧化還原信號在一個近日節律周期（24小時）內的變化規律，找到了該信號節律和經典生物節律轉錄翻譯負反饋調控機制之間直接耦合的關鍵點。11月26日，相關論文刊登於《自然—細胞生物學》。相關結果證明了氧化還原信號節律在生物節律中的重要生理作用。

眾所周知，幾乎所有生命活動都具有生物節律震蕩現象，其背後的機制目前存在兩種理論，一種是已經被廣泛認可的基於基因轉錄的轉錄翻譯負反饋環路（TTFL），另一種則是機制尚不清楚的基於代謝的氧化還原震蕩子，兩種機制之間是否存在直接聯繫已經被探索和討論了很長一段時間仍懸而未決。

劉德培、陳厚早等人及合作者，對單個細胞以及小鼠肝臟內的過氧化氫（H2O2）水平在不同時間點進行了測定，發現H2O2水平呈現近日節律震蕩。研究人員採用篩選策略，發現核心生物節律調控分子CLOCK蛋白可以直接感受內源性H2O2的震蕩。通過構建點突變小鼠證明，半胱氨酸195位點可以直接被內源性H2O2有節律地氧化修飾，而這一修飾對於正常的生物節律不可或缺。

研究人員還證明了定位於線粒體內的p66Shc蛋白是內源性H2O2節律震蕩的關鍵因子，敲除該關鍵因子可以擾亂內源性H2O2節律，破壞CLOCK氧化還原修飾的正常震蕩節律和生物鐘功能，最終導致小鼠肝臟轉錄組震蕩重塑，增加小鼠自由周期時長，影響光對於小鼠節律行為重調定。

該研究第一次真正彌合了轉錄不依賴的氧化還原震蕩節律和依賴於轉錄的轉錄翻譯負反饋環路機制兩大學術觀點之間的鴻溝，增加了人們對於驅動生物節律震蕩的根本機制的認識。

瑞士日內瓦大學教授Ueli Schibler發表評論，高度評價了該工作，認為該工作有助於回答震蕩節律是否存在於哺乳動物細胞中的問題。

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