南京大學(xué)，第二軍醫(yī)大eLife解析生物鐘網(wǎng)絡(luò)分子機(jī)制

2016年10月09日訊 南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所的徐瓔課題組與第二軍醫(yī)大學(xué)章衛(wèi)平課題組的研究者共同合作，發(fā)現(xiàn)鋅指蛋白ZBTB20是調(diào)控小鼠早晚活動(dòng)峰的關(guān)鍵分子。這一發(fā)現(xiàn)被標(biāo)題為“Loss of ZBTB20 impairs circadian output and leads to unimodal behavioral rhythms”，刊登在國際生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威雜志eLIFE上。本文的第一作者是南京大學(xué)博士研究生瞿志鵬和二軍大博士生研究生張海。

生物鐘是人類及幾乎所有生物為適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)等環(huán)境周期，經(jīng)歷長期演化形成的內(nèi)在機(jī)制。生物鐘幾乎影響了生物體的所有的生命過程包括生理、代謝、睡眠、認(rèn)知、攝食、繁殖等。研究者早就發(fā)現(xiàn)果蠅的晝夜活動(dòng)巔峰與休息時(shí)間相結(jié)合，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這些活動(dòng)巔峰分別有生物鐘的早晚振蕩器控制的，也就是不同的腦細(xì)胞簇適當(dāng)分階段晝夜節(jié)律的神經(jīng)相互作用控制著果蠅早晚的活動(dòng)。在哺乳動(dòng)物中，雖然也有晝夜活動(dòng)巔峰現(xiàn)象被觀察到，并且也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些控制晝夜巔峰的振蕩器，是生物體檢測(cè)季節(jié)日常改變從而能夠適應(yīng)和同步化季節(jié)的關(guān)鍵，但是控制這些振蕩器的關(guān)鍵分子幾乎沒有了解。

在新的研究中，徐瓔課題組利用章衛(wèi)平課題組產(chǎn)生的ZBTB20敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)ZBTB20通過調(diào)控生物鐘核心起搏器視交叉神經(jīng)核（SCN）中的Prokineticin Receptor 2（PROKR2）神經(jīng)元的表達(dá)而影響早晚活動(dòng)峰。ZBTB20缺失的小鼠表現(xiàn)出完全失去晚峰活動(dòng)，而且出現(xiàn)了早峰增強(qiáng)的現(xiàn)象，進(jìn)而說明早晚峰的活動(dòng)是相互偶聯(lián)的。當(dāng)這些早晚峰受到損害的時(shí)候，小鼠適應(yīng)模擬季節(jié)日長短的能力也收到了限制。

這一研究揭示了哺乳動(dòng)物與太陽同步和合作的重要分子機(jī)制，從而使得哺乳動(dòng)物能夠適應(yīng)季節(jié)變化，整體重置生物鐘網(wǎng)絡(luò)。參與該研究的還有蘇州大學(xué)、美國西南醫(yī)學(xué)中心等研究人員。該研究得到國家自然科學(xué)基金的支持。

徐瓔課題組主要從事哺乳動(dòng)物生物鐘分子機(jī)制研究，多年來一直關(guān)注于生物鐘周期長短和幅度的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及生物鐘對(duì)輸出系統(tǒng)的生理行為調(diào)控的研究。

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