《Science》重磅！超8成基因表達受生物鐘控制！

新聞 02-22

乾貨 | 靠譜 | 實用

導讀

世間一切皆有因緣！這句老話適用於很多人的努力，但是一項新研究表明這句話從分子水平來講都是正確的。這項由索爾克生物研究所科學家發表在《Science》上的研究發現許多組織及大腦中幾乎80%的基因活動都遵循這種日夜交替的規律。

長久以來科學家都知道許多組織保持著一種循環節律——日夜節律，而這項新研究是迄今為止研究時間與基因轉錄（DNA複製產生RNA指導蛋白組裝的過程）最綜合的研究。

「這是首次建立白天表達基因譜。」索爾克生物研究所索爾克調節生物學實驗室教授Satchidananda Panda說道。「它是研究生物鐘擾亂影響疾病（如抑鬱、克羅恩病、IBD、心臟病、癌症等）方式的框架。這將對研究150餘種疾病機理並優化其治療產生巨大影響。」

通過使用RNA測序技術，研究團隊追蹤了非人類靈長類動物不同組織基因表達情況，他們每兩小時檢測一次，檢測了24小時。研究團隊發現每種組織中都含有一天不同時間表達水平不同的基因。但是這些基因在不同組織中的含量不同，如松果體、腸系膜淋巴結、骨髓及其他組織中只有200個左右，而前額皮質、甲狀腺和臀肌等有超過3000個。此外，表達越多的基因越有節律性。

靈長類動物基因組中含有約25000個基因，接近11000個基因在所有組織中均有表達，其中有96.6%的基因至少在一個組織中具有節律性表達的特點。大多數組織中的基因轉錄水平在凌晨和午後處於最高峰，晚飯後睡覺期間處於低谷。考慮到有81.7%的蛋白編碼基因表達都有節律性，因此這種時間機制分布比之前想像的更廣泛。

「這項發現提供了新觀點，可能會影響如何確認科學研究。例如嘗試重複過去研究的科學家們必須注意什麼時候進行實驗。」該研究共同通訊作者、索爾克生物研究所訪問學者Howard Cooper說道。除了影響研究方法之外，這種分子時間機制還將對藥物療效產生影響。未來藥劑師也許會給病人提供更詳細的關於服用藥物的時間和頻率的指導。

「我們發現超過80%FDA批准的藥物的靶標都至少在一種組織中具有節律性。」索爾克生物研究所科學家、該研究第一作者Ludovic Mure說道。「除了藥物靶標之外，許多影響藥物療效和毒性的機制（如藥物吸收、代謝和排泄）都可能受生物鐘影響。」該團隊的基因表達譜還可能幫助科學家們闡明晚睡的生活方式如何影響人類健康。這將適用於倒班工作者以及任何作息不規律的人。

此外，這項工作還可能推動衰老研究，因為人們在衰老過程中這些節律通常會被擾亂。「我們有一個關於基因在不同的器官如何表達的清單，這將指導我們探索倒班及其他擾亂生物鐘的改變如何影響基因表達。」Panda說道。「早期的生物節律研究並沒有參照，因此這將成為人類基因組節律研究的參照譜。」

參考文獻：Ludovic S. Mure et al. Diurnal transcriptome atlas of a primate across major neural and peripheral tissues, Science (2018).

END

活動