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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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瑞士學(xué)者發(fā)表肝臟晝夜規(guī)律文章 已有2人參與
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2016年11月3日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)雜志《Cell》子刊《Cell metabolism》雜志在線發(fā)表了瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Felix Naef研究員和Frédéric Gachon研究員的一篇研究論文，論文揭示了500多個(gè)肝臟蛋白質(zhì)，在一天當(dāng)中它們?cè)诟渭?xì)胞核內(nèi)的豐度發(fā)生變化，揭示肝臟代謝節(jié)律。 發(fā)生在我們體內(nèi)的生物過(guò)程并不是靜態(tài)的，相反它們大多數(shù)的節(jié)奏是由一個(gè)內(nèi)部的、24小時(shí)的生物節(jié)拍器(稱為生物鐘)決定的。在每一個(gè)晝夜節(jié)律周期中，許多生理過(guò)程都遵循這個(gè)生物鐘所策劃的振蕩波，使它們能夠適應(yīng)和預(yù)測(cè)身體在一天當(dāng)中某個(gè)給定時(shí)間點(diǎn)上的需求。 新陳代謝的這種調(diào)節(jié)與“我們的基因如何產(chǎn)生蛋白質(zhì)”有關(guān)。許多基因通過(guò)調(diào)整它們產(chǎn)生蛋白質(zhì)的速率，遵循我們的生物鐘，并且，知道哪些基因這樣做，將有助于我們了解代謝在一天的過(guò)程中如何變化。不幸的是，即使十多年前人類基因組已被繪制出來(lái)，調(diào)查“基因如何在一個(gè)時(shí)間依賴性的規(guī)模上控制蛋白質(zhì)的生產(chǎn)”仍然是困難的，主要是因?yàn)樵谝粋�(gè)細(xì)胞中存在的蛋白質(zhì)的絕對(duì)數(shù)量。 研究稱對(duì)于時(shí)間依賴性代謝的理解，獲得了突破性的進(jìn)展。只使用肝臟細(xì)胞的細(xì)胞核，科學(xué)家們確定了5000種蛋白質(zhì)，其中500多個(gè)蛋白質(zhì)在晝夜周期中受到影響，更具體地說(shuō)，這些蛋白質(zhì)在一天的過(guò)程中進(jìn)入和離開細(xì)胞核。此外，他們發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵的細(xì)胞功能——如DNA修復(fù)、核糖體合成、細(xì)胞周期和染色體調(diào)控(多倍體)，也受到晝夜調(diào)節(jié)的影響。 為了抵消蛋白質(zhì)組的巨大復(fù)雜性，研究人員只集中在細(xì)胞的細(xì)胞核，而不是整個(gè)細(xì)胞。細(xì)胞核是產(chǎn)生蛋白質(zhì)的地方，然后蛋白質(zhì)被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞周圍的不同位置。因此，細(xì)胞核對(duì)環(huán)境和生化信號(hào)是非常敏感的，并可能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的生產(chǎn)將這些轉(zhuǎn)化為分子反應(yīng)。 科學(xué)家們利用生物化學(xué)技術(shù)，從有/沒(méi)有功能性生物鐘的小鼠獲取肝細(xì)胞，并分離出細(xì)胞核。在分離細(xì)胞核后，他們從中提取所有的蛋白質(zhì)，并用質(zhì)譜進(jìn)行分析。通過(guò)這樣做，他們能夠?qū)Α皶円怪芷趯?duì)肝細(xì)胞核中的蛋白質(zhì)積累有何影響”有一個(gè)全面的了解。 Felix Naef說(shuō)：“然而，許多研究針對(duì)的是靜態(tài)的生理功能，我們的時(shí)間方法，讓我們前所未有地了解到，在一天的時(shí)間內(nèi)代謝是如何循環(huán)的。我們驚訝的發(fā)現(xiàn)，肝臟內(nèi)的細(xì)胞核功能非常普遍地受到晝夜節(jié)律的影響�！� Frédéric Gachon稱：“這項(xiàng)研究還表明，這種定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法，是系統(tǒng)分析細(xì)胞功能的一個(gè)很好工具。用傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，這將是不可能實(shí)現(xiàn)的。” 原文鏈接： 原文摘要： Diurnal oscillations of gene expression controlled by the circadian clock and its connected feeding rhythm enable organisms to coordinate their physiologies with daily environmental cycles. While available techniques yielded crucial insights into regulation at the transcriptional level, much less is known about temporally controlled functions within the nucleus and their regulation at the protein level. Here, we quantified the temporal nuclear accumulation of proteins and phosphoproteins from mouse liver by SILAC proteomics. We identified around 5,000 nuclear proteins, over 500 of which showed a diurnal accumulation. Parallel analysis of the nuclear phosphoproteome enabled the inference of the temporal activity of kinases accounting for rhythmic phosphorylation. Many identified rhythmic proteins were parts of nuclear complexes involved in transcriptional regulation, ribosome biogenesis, DNA repair, and the cell cycle and its potentially associated diurnal rhythm of hepatocyte polyploidy. Taken together, these findings provide unprecedented insights into the diurnal regulatory landscape of the mouse liver nucleus. |
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