解讀2017諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：三個(gè)基因，三個(gè)人
2017 諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)評(píng)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(duì)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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京公網(wǎng)安備 11010802022153號(hào)
瑞典卡洛琳醫(yī)學(xué)院決定，將2017年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予：Jeffrey C。 Hall， Michael Rosbash以及Michael W。 Young三位美國科學(xué)家，以表彰他們?cè)凇翱刂茣円构?jié)律的分子機(jī)制方面的發(fā)現(xiàn)”。
樓主，有論文？
在諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)的新聞發(fā)布詞中，共列出3位科學(xué)的7篇代表文獻(xiàn)：
1.Zehring, W.A., Wheeler,D.A., Reddy, P., Konopka, R.J., Kyriacou, C.P., Rosbash,M., and Hall, J.C.(1984). P-element transformation with period locus DNArestores rhythmicity tomutant, arrhythmic Drosophila melanogaster. Cell 39,369–376.
2.Bargiello,T.A., Jackson,F.R., and Young, M.W. (1984). Restoration of circadianbehavioural rhythms bygene transfer in Drosophila. Nature 312, 752–754.
3.Siwicki,K.K., Eastman,C., Petersen, G., Rosbash, M., and Hall, J.C. (1988). Antibodiesto the periodgene product of Drosophila reveal diverse tissue distribution andrhythmicchanges in the visual system. Neuron 1, 141–150.
4.Hardin, P.E., Hall, J.C.,and Rosbash, M. (1990). Feedback of the Drosophilaperiod gene product oncircadian cycling of its messenger RNA levels. Nature 343, 536–540.
5.Liu, X., Zwiebel, L.J.,Hinton, D., Benzer, S., Hall, J.C., and Rosbash, M.(1992). The period geneencodes a predominantly nuclear protein in adultDrosophila. J Neurosci 12,2735–2744.
6.Vosshall,L.B., Price,J.L., Sehgal, A., Saez, L., and Young, M.W. (1994). Block innuclearlocalization of period protein by a second clock mutation, timeless.Science263, 1606–1609.
7.Price,J.L., Blau, J.,Rothenfluh, A., Abodeely, M., Kloss, B., and Young, M.W. (1998).double-time isa novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD proteinaccumulation. Cell 94, 83–95
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在諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)的新聞發(fā)布詞中，共列出3位科學(xué)的7篇代表文獻(xiàn)：
1.Zehring, W.A., Wheeler,D.A., Reddy, P., Konopka, R.J., Kyriacou, C.P., Rosbash,M., and Hall, J.C.(1984). P-element transformation with period locus DNArestores rhythmicity tomutant, arrhythmic Drosophila melanogaster. Cell 39,369–376.
2.Bargiello,T.A., Jackson,F.R., and Young, M.W. (1984). Restoration of circadianbehavioural rhythms bygene transfer in Drosophila. Nature 312, 752–754.
3.Siwicki,K.K., Eastman,C., Petersen, G., Rosbash, M., and Hall, J.C. (1988). Antibodiesto the periodgene product of Drosophila reveal diverse tissue distribution andrhythmicchanges in the visual system. Neuron 1, 141–150.
4.Hardin, P.E., Hall, J.C.,and Rosbash, M. (1990). Feedback of the Drosophilaperiod gene product oncircadian cycling of its messenger RNA levels. Nature 343, 536–540.
5.Liu, X., Zwiebel, L.J.,Hinton, D., Benzer, S., Hall, J.C., and Rosbash, M.(1992). The period geneencodes a predominantly nuclear protein in adultDrosophila. J Neurosci 12,2735–2744.
6.Vosshall,L.B., Price,J.L., Sehgal, A., Saez, L., and Young, M.W. (1994). Block innuclearlocalization of period protein by a second clock mutation, timeless.Science263, 1606–1609.
7.Price,J.L., Blau, J.,Rothenfluh, A., Abodeely, M., Kloss, B., and Young, M.W. (1998).double-time isa novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD proteinaccumulation. Cell 94, 83–95.
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