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PNAS:“垃圾”基因调节生物钟

来源:本站原创 2021-01-06 00:46

2021年1月5日 讯 /生物谷BIOON/ --如果大家曾经经历过倒时差的情况,那么就会知道身体昼夜节律的紊乱会导致多么严重的影响。人体昼夜节律“钟”存在于整个人体的细胞中,不仅控制着睡眠和唤醒周期,它们还对人类健康的许多方面至关重要。十多年来,研究人员一直在试图弄清它们的内在调节机制,以寻找对阿尔茨海默氏病,癌症和糖尿病等疾病的新见解。
 
直到现在,这项研究一直集中在所谓的时钟基因上,该基因编码的蛋白质驱动基因表达的振荡周期影响生理和行为。但是,刚刚发表在《PNAS》上的研究表明,在生物钟中发现了一个新的齿轮-一个全基因组的调节层,由miRNA组成。


(图片来源:Www.pixabay.com)
 
南加州大学凯克医学院的神经学教授Steve Kay说:“我们已经看到了这些时钟基因的功能在许多不同疾病中的重要性。”
 
miRNA以前被认为是“垃圾DNA”,现在被发现可以通过阻止mRNA产生蛋白质来影响基因表达。过去的研究表明,miRNA可能在生物钟的功能中起作用,但是确定基因组中数百个miRNA中的哪些可能涉及仍然是一个问题。
 
Kay和他的团队求助于位于圣地亚哥的诺华研究基金会(GNF)的基因组学研究所,该研究所创造了能够进行高通量实验的机器人。通过与该研究所的科学家合作,作者开发了一种高通量筛选器,用于通过将机器人分别转移到团队设计制造的能够发光的细胞中来检测近1000种miRNA,并根据该细胞的24小时昼夜时钟周期进行发光。
 
“与GNF的合作使我们有可能进行第一个基于细胞的全基因组筛选方法,从而系统地识别数百种miRNA中哪些可能是调节昼夜节律的方法,” Zhou说。 “令我们惊讶的是,我们发现了大约110至120个miRNA能够做到这一点。”
 
在南卡罗莱纳州立大学生化专业的Caitlyn Miller的帮助下,研究人员随后通过使某些在发光细胞系中被屏幕鉴定出的miRNA失活,从而验证了对昼夜节律的影响。敲除miRNA则对细胞的昼夜节律产生相反的影响。
了解miRNA对单个组织中昼夜节律的影响可能会揭示出治疗或预防特定疾病的新方法。
 
Kay说:“在大脑中,我们希望将昼夜节律调节机制与阿尔茨海默氏病等疾病联系起来。下一步,我认为我们要在动物和细胞中模拟疾病状态,并研究这些微小RNA在这些疾病状态中的功能。”(生物谷Bioon.com)

资讯出处:New study on circadian clock shows 'junk DNA' plays a key role in regulating rhythms

原始出处:
Lili Zhou et al, A genome-wide microRNA screen identifies the microRNA-183/96/182 cluster as a modulator of circadian rhythms, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2020454118
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