我們每個人體內都擁有一套“內置”計時裝置。這套裝置驅動我們從睡眠循環到新陳代謝的所有生理過程，但是這種我們稱之為“生物鐘”的內在工作機制是很復雜的，隱藏在其機制背后的分子過程更是在很長一段時間中困擾著科學家們。日前，格萊斯頓研究所的科研人員發現了在體內生物鐘機制中扮演重要角色的一種蛋白質。另外，他們還揭示了這種蛋白質調節生理節律的機制和其失去作用之后對于整體生理節律的影響。
在最新一期的《神經科學》雜志上，來自格萊斯頓的研究員Katerina Akassoglou博士和她的小隊在動物模型中揭示了神經營養因子受體p75（p75NTR）的產生和體內的生物節律遙相呼應，同時還闡明了這種節律性的呼應如何調節重要的代謝功能。該發現揭示了p75NTR在生物節律中的作用以及對于整體代謝功能的影響。
幾乎地球上的所有生物——從細菌到人類——其生理活動都具有節律性，而這種節律性的周期正好和每一天的24個小時以及晝夜交替在時間段上相呼應。這種節律性受到光照頻率、溫度以及進食情況的影響，對于其他因素則不敏感。有意思的是，近期有研究還發現了生物鐘和代謝之間的關系。
“正常的生物節律是保證機體代謝功能良好運轉的重要因素，所以在長期的進行夜晚活動，比如加夜班，會導致這種戒律的紊亂，隨之而來的后果就是機體代謝功能和自身免疫系統出現紊亂的風險增加，各種疾病諸如肥胖、2型糖尿病、癌癥和多發性硬化可能就會發生。”加利佛尼亞大學的神經科學教授Dr. Akassoglou說。格萊斯頓研究院是加州大學的附屬機構之一。“在本次研究中，我們準確的找到了聯系生物節律性和代謝功能之間的重要角色——p75NTR。”
過去p75NTR一直被認為只活躍于神經系統中。隨著對其研究的進一步深入，發現這種蛋白質在機體各種的細胞中都廣泛的活躍著，是很多的生物功能中不可缺少的一部分。去年，格萊斯頓的研究者們發現p75NTR存在于肝臟和脂肪細胞中，能夠調節血漿中葡萄糖的水平，證明了其參與了一項重要的代謝活動。在發現了p75NTR和代謝存在關聯的現象后，該研究小組希望能夠找到p75NTR和生物節律的關系，他們先后在培養皿和動物體內進行了實驗。
研究的目的基因包括Clock和Bmal1。這兩個基因和其他類似的基因被稱為“生物節律調節基因”，在體內普遍存在。它們的作用是調節體內的生物鐘。研究人員希望找到這些基因和p75NTR的關系。
“我們在進行了初步的實驗后，結果顯示這種聯系的確存在。”本篇文章的第一作者博士后研究員來自格萊斯頓研究所的Bernat Baeza-Raja博士說。“在單體細胞中，我們發現Clock和Bmal1基因直接結合于編碼p75NTR的基因后，編碼p75NTR蛋白質的活動才開始，證明了這兩種基因調節p75NTR的表達。”
但是相比于p75NTR的表達，更重要的是找到它的表達時間。該團隊發現和其他的戒律調節基因一樣的是，p75NTR的表達在每天的24小時中也呈現節律性——和細胞的生物節律同步。在小鼠體內的實驗進一步證實了這種猜想。
當研究人員敲除了小鼠體內的Clock基因時，一切的同步過程都出現了紊亂。預料之中的是p75NTR的節律性表達也被破壞，并且其表達水平也下降。
讓研究人員感興趣的不光是p75NTR表達量的下降，還有這種下降帶來的后果——一系列生物節律都出現了異常。特別是大腦內部和肝臟內部調節生物節律的基因以及其他調節糖代謝和脂肪代謝的基因。
“我們發現機體在無法表達p75NTR后，生物節律和代謝功能都受到了影響，這種關系證實了這種蛋白質和這兩種生理過程都有聯系。”生命科學研究所所長Alan Saltiel博士說，同時他還是密歇根大學的教授，但并沒有參與此項試驗。“我們期待著Dr. Akassoglou和她的團隊繼續在p75NTR上的研究，進一步解釋其與生物節律和代謝功能的關系。”
“我們的研究證實了p75NTR與代謝和生物節律之間都有關系，但是這兩個生理過程都很復雜，很多其他的因素都與之相關。” Dr. Akassoglou說。“我們現階段的工作重點在于探索生物鐘、代謝系統和免疫系統之間的關系。目的是探究生物鐘紊亂后這些系統發生疾病的機理和可能的治療手段，比如糖尿病和肥胖，還有多發性硬化甚至包括阿爾茲海默氏癥。”
