科学家揭示维持生物钟正常工作新机制

来自南京大学医学院，美国加州大学旧金山分校等处的研究人员通过揭示一种蛋白在哺乳动物生物节律反馈环路中的双重作用，揭示出了一种周期确定和维持生物钟正常工作的新机制。相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

文章的通讯作者分别是南京大学医学院模式动物研究所徐璎教授，以及加州大学旧金山分校的Louis J. Ptacek院士，第一作者为徐璎教授实验室时广森和邢丽娟。徐璎教授研究组主要从事生物节律相关研究，围绕寻找新的生物钟基因及研究生物钟产生的机制，生物钟基因的进化与机体功能复杂性之间的关系展开研究。

生物节律是以生命活动24小时为周期的内在周期性节律。早在世界上第一个单细胞生物出现以前，地球已经自转了大约20亿年，为了适应这种昼夜环境周期性的变化，地球上的许多生物体内发育分化出一个特殊系统——生物钟，用以协调各种不同组织与器官的昼夜节律。

研究证明哺乳动物生物钟是由环环相扣的反馈环路组成的，其中一种称为“Cryptochrome（隐花色素）”的元件是核心负反馈环路中关键成分，而另外一种核受体家族成员：Rev-Erbα则是互锁环路（interlocking loop）中必需组成成分。

为了了解这些不同生物钟基因的作用，在这篇文章中，研究人员通过构建单突变和双突变小鼠，进行了遗传相互作用筛选分析。结果发现在Fbxl3缺陷型小鼠中删除Rev-erbα基因，就能恢复其长期生物钟周期表型。

此外，研究还显示，FBXL3能通过令Rev-Erb：组蛋白去乙酰化酶3阻遏子复合物（histone deacetylase 3 corepressor complex）失活，来调控Rev-Erb/视黄酸受体相关孤儿受体结合元件（RRE）介导的转录。研究人员通过分析Fbxl3和Cryptochrome双突变小鼠，还发现FBXL3也能调控E-box驱动基因表达的表达量。

这些研究指出了FBXL3在生物节律反馈环路中扮演了两种不同的角色，从而揭示了一种周期确定和维持生物钟正常工作的新机制。