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解讀2017諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：三個(gè)基因，三個(gè)人 已有2人參與
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2017 諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)評選結(jié)果揭曉！諾貝爾委員會(huì)宣布，將此獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給美國遺傳學(xué)家杰弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall）、邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）和邁克爾·楊（ Michael W. Young）。 生物鐘在一天之中的不同時(shí)段，對我們的生理功能進(jìn)行著非常精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，例如攝食行為、激素水平、睡眠情況、體溫，以及新陳代謝等�，F(xiàn)在，這一過程的分子機(jī)制基本搞清楚了，主要是三個(gè)基因和發(fā)現(xiàn)他們的三位科學(xué)家。 決定生物鐘的三個(gè)基因 1、PER蛋白基因：period----自我反饋調(diào)節(jié) 1984 年，霍爾和 羅斯巴什（波士頓的布蘭迪斯大學(xué)）和洛克菲洛大學(xué)的 邁克爾·楊成功地分離出了 period 基因。他們把這個(gè)基因編碼的蛋白其名為“PER”。他們發(fā)現(xiàn)，在晚上 ，PER 蛋白會(huì)在果蠅體內(nèi)積累，到了白天又會(huì)被分解。并且發(fā)現(xiàn) PER蛋白 的濃度會(huì)循環(huán)震蕩，周期為 24 小時(shí)，和晝夜節(jié)律相同。他們猜測PER 蛋白可以讓 period 基因失去活性。也就是PER蛋白 和 period 基因之間形成了一個(gè)抑制反饋的環(huán)路，PER蛋白 可以抑制基因合成自己，這樣就形成了一個(gè)連續(xù)循環(huán)的完整節(jié)律。當(dāng)period基因有活性的時(shí)候，可以合成period mRNA，然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后開始合成PER蛋白。PER蛋白又會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核，逐漸積累，抑制period的活性。period基因經(jīng)過了一個(gè)完整的24小時(shí)周期，就形成了一個(gè)抑制性的反饋機(jī)制，形成了晝夜節(jié)律（見下圖）。 period基因反饋條件的簡單示意圖 2、TIM蛋白基因：timeless----輔助PER蛋白工作 1994 年，洛克菲洛大學(xué)的 邁克爾·楊 發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)節(jié)律基因：timeless。之前雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)PER 蛋白的功能，有一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核才能抑制 period 基因。但是它是如何進(jìn)入細(xì)胞核的呢？實(shí)際上Timeless 可以編碼 TIM蛋白，可以幫助PER進(jìn)入細(xì)胞核。 邁克爾·楊做了一個(gè)漂亮的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn) TIM 會(huì)結(jié)合到 PER 上，然后兩個(gè)蛋白可以一起進(jìn)入細(xì)胞核，并且在那里抑制 period 基因的活性（如下圖）。 參與調(diào)節(jié)節(jié)律鐘的分子的簡單示意圖 3、DBT 蛋白基因：doubletime----精確計(jì)時(shí) 上面兩個(gè)基因解釋了為什么會(huì)出現(xiàn)周期震蕩，但是這種震蕩的頻率周期為什么是24 小時(shí)呢？這時(shí)候，洛克菲洛大學(xué)的 邁克爾·楊 又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基因： doubletime，這個(gè)基因可以編碼 DBT 蛋白。DBT 蛋白可以延遲 PER 蛋白的積累，這解釋了為什么震蕩的周期為什么會(huì)穩(wěn)定在 24 小時(shí)左右。 精準(zhǔn)的生物鐘 實(shí)際上控制生物節(jié)律的分子機(jī)制要復(fù)雜的多。在隨后的幾年里，他們?nèi)诉�發(fā)現(xiàn)了其他一些蛋白可以維持period的活性，以及外界的光如何調(diào)節(jié)生物鐘。所有的多細(xì)胞生物，包括人類，都是使用同一個(gè)相似的機(jī)制來調(diào)節(jié)生理節(jié)奏。生物鐘能調(diào)節(jié)我們大部分的基因，并且最終這個(gè)生物鐘能使我們的生理情況適應(yīng)一天中不同時(shí)段。正是這些分子調(diào)控這人們一天的節(jié)律。 |
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鄭先能1992
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3樓2017-10-03 23:54:57
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5樓2017-10-05 12:43:04
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