生物钟分析仪

据美国物理学家组织网12月14日报道，美国研究人员在使用自动筛选技术寻找新药品时，发现了一种能显著减缓生物钟的分子化合物，将其命名为“白日罪恶”。这一发现有望被用来开发新药品，帮助需要倒时差的空中飞人和严重睡眠障碍患者。相关论文发表于《公共科学图书馆—生物学》（PLoS Biology）。此项研究由美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校生物科学院院长史蒂夫·凯的实验室主导。实验中，他们将生物钟基因加入到可使萤火虫发光的荧光素酶基因中，然后将其植入人的骨癌细胞中，这样骨癌细胞就可以在生物钟被激活时发光，从而可以直观地得知细胞生物钟的变化。在观察了多达12万种可能的化合物与人类骨癌细胞发生的反应后，研究人员筛选出了“白日罪恶”。在老鼠和幼年斑马鱼身上，研究人员同样发现这种分子化合物能显著减慢它们的生物钟。之后，史蒂夫的团队将隔离出的“白日罪恶”分子交给另一间实验室的科学家做进一步研究，也得出了同样的结论。有鉴于此，史蒂夫自信地表示：“从理论上来说，‘白日罪过’可以用于治疗睡眠障碍。

美国科学家的一项最新研究表明，脂肪摄入过量会引起机体内在生理节奏的变化，从而影响其对各种生理过程的调控。这一发现意味着生物钟和代谢之间或许存在更为复杂的相互影响和关联，并有望加深科学家对糖尿病和肥胖等疾病的理解。生物钟主要受到光照和进食时间的影响。之前的研究表明，生物钟紊乱会导致对高脂肪食物的渴望，最近的一项研究还发现了缺乏睡眠的孩子有超重的风险。科学家们正在试图阐明生物钟与健康状况之间的关联。 在最新的研究中，美国西北大学的内分泌学专家Joseph Bass和同事饲养了一些雄性小鼠，并控制它们45%的卡路里来源于脂肪。随后，研究人员纪录下了这些小鼠每日开始滚轮跑的时间。结果发现，高脂肪摄入的小鼠生理周期为23.8小时，而对照组小鼠（16%卡路里来自脂肪）的周期为23.6小时。同时，研究人员注意到，这种内部时变在小鼠开始增重前就已经出现。 并未参与研究的美国芝加哥大学的睡眠学家Eve Van Cauter表示，“该论文第一次表明了食物代谢对生物钟行为表现的影响。如果放在人类身上，这意味着一个人可能会在理应睡觉的时间无法入睡，造成失眠或者夜晚吃东西的情况。” Bass表示，发现生物钟与代谢的关联并不奇怪，因为这两大系统有许多共同的分子信号路径。一些与类脂物代谢相关的基因的表达模式会以24小时为周期变化，而一些由甾醇（sterols，脂肪代谢的一类产物）激活的核受体调控着生物钟基因的表达。反之，小鼠的一些生物钟基因变异也会带来一些代谢异常的记号，包括肥胖以及与食欲调控相关的基因表达。 不过，脂肪代谢影响生物钟的精确机制仍是未知数。Bass表示，“通过不断发现将代谢与生物钟联系起来的分子开关，我们终会揭示出新的路径或者改变代谢状态的标靶。” 有科学家指出，营养状态与生物钟长短的关联也有可能是间接的。日本金泽大学（Kanazawa University）的Hitoshi Ando表示，有可能是小鼠建立的饮食习惯而非特定的食物影响了它们的生物钟。Ando曾对高脂肪食物对雌鼠生物钟的影响进行了研究，并没有发现太大的影响。（科学网 任霄鹏/编译）

该研究在农业方面有具体应用价值，比如控制花期很多植物春季开花，秋季结果；夜行动物白天睡大觉，夜晚则四处“狩猎”。决定这些生理节律的生物周期被称为“生物钟”。阿根廷研究人员发现，一种蛋白质能通过参与某些生物的生长发育机制，影响它们的生物钟节律。阿根廷生理学、分子生物学和神经科学研究院专家埃塞基耶尔·彼得里洛等人在新一期英国《自然》周刊上报告说，十字花科植物——拟南芥的生物周期约为24小时；果蝇通常白天活动，夜晚休息。但研究者培育出了一种生物周期达到72小时的拟南芥，并通过红外线照射使果蝇在白天和夜晚都四处活动。此后，研究者重点检查了与这些拟南芥和果蝇的生物钟有关的生命活动物质，结果发现它们的PRMT5蛋白质都发生了变异。阿根廷研究者指出，PRMT5蛋白质通过调控某些生物的基因转录、核糖核酸剪切和细胞增殖，保证有关生物正常生长发育。PRMT5蛋白质变异可导致与开花等重要生命活动有关的植物基因表达发生改变，导致开花提前或推迟，影响其正常生物节律。同样，与PRMT5蛋白质变异有关的另外一些基因变化，也会引起动物与时间概念有关行为的改变。专家认为，上述发现有具体应用价值，尤其是在农业方面。比如某些植物的叶子越多，收成越好，而叶子数量取决于花期长短，花期则由生物钟控制。如果通过基因调控，影响这些植物的生物钟，就有望使它们长出更多的叶子，带来更好的经济效益。