• http://www.bigsound.org/portnoy Portnoy Zheng

    標題跟內文不太符合的感覺。時鐘基因應該是讓生物有規律,而其缺損才會造成節律被擾亂吧?

  • Yu-Che Tsai

    節錄一段摘要:Here we report mutants of a novelDrosophila gene twenty-four (tyf) that show weak behavioural rhythms. Weak rhythms are accompanied by marked reductions in the levels of the clock protein Period (PER) as well as more modest effects on Timeless (TIM).
    意即24基因影響的並不是內在節律的週期長度或相位,而是讓原本的節律變弱了,也因為節律變弱因此有難起床的現象

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發現新時鐘基因–缺損將弱化節律、導致難起床

現代人睡眠債務太多以致於早上不易起床,但最新研究指出是有可能會出現「天生賴床」的情況。西北大學科學家發現了一種被暱稱為「24」(twenty-four)的基因,這個基因缺損的話會打亂果蠅醒睡週期(sleep-wake cycle)的規律性,造成這些果蠅難以從睡夢中清醒。

生物體會何時睡覺以及何時醒來主要由體內約日時鐘(circadian clock) 來控制,所有生物體的時鐘有著類似的運作機制,因此雖然西北大學研究中所使用的是黑腹果蠅(drosophila melanogaster),其研究結果亦可推論至人類身上。研究負責人Ravi Allada博士說:「時鐘的功能是提醒你的身體太陽即將升起、該準備起床了!沒有『24基因』的果蠅在清晨該清醒時並不會活躍起來,這在人類身上則意味著可能有早上起不來的困擾!」

Period(per)是一種可以轉譯PER蛋白的基因,而PER蛋白又負責調節約日節律(circadian rhythm), Allada和他的同事發現24基因對製造這種時鐘基因(clock gene)十分重要。當24基因不表現的時候,在腦部神經元所能發現的PER蛋白就變得非常的少,而且果蠅的醒睡節律也會被打亂。

Allada團隊所發現的24基因對於調節24小時醒睡循環來說是十分重要的,而這個基因的屬名(generic name)為「CG4857」,這些數字加起來剛好是24(4+8+5+7=24),所以這個基因就被取了個「24」的外號。

一直以來都認為約日時鐘的主要機制都在DNA轉錄成RNA的過程,過程中轉錄回饋循環( transcriptional feedback loop)的控制系統更是關鍵。研究者試圖尋找新的時鐘組成要素的過程中發現了24基因,但這基因參與的卻是轉譯( translation )過程,也就是將RNA轉譯成蛋白質。Allada說:

「約日時鐘的運作似乎出現了一個新機制,我們發現24基因對於轉譯時鐘蛋白(clock protein)是有力且重要的,而以前並未發現轉譯的過程中還有一個這麼重要的角色。」

Allada的團隊與韓國科技技術院(KAIST)合作,利用KAIST的果蠅實驗室檢查了了4000隻不同果蠅以找出醒睡週期特別的果蠅,發現了一隻週期較長、為26小時的果蠅,而這隻果蠅身上有個過度表現(overexpressed)的基因就是CG4857。研究者接著把這個基因移除,發現果蠅的醒睡節律變得十分微弱,不是睡一整天就是一直醒著。即使還有per RNA存在,在果蠅的腦部神經元只找到非常少量的PER蛋白,這代表著如果沒有24基因的話,per RNA是不會轉譯成PER蛋白的,因而造成醒睡節律的失常。

編譯:鄭逸如

外電連結:
Northwestern University (2011, February 16). Waking up is hard to do: Scientists identify a gene important for the daily rhythms of the sleep-wake cycle. ScienceDaily. link.
原始文獻:
The novel gene twenty-four defines a critical translational step in the Drosophila clock. link.

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關於作者

高雄醫學大學心理學系助理教授,過著晚上體驗睡眠、白天研究睡眠的生活。希望可以把象牙塔裡的東西搬出來曬一曬讓大家瞧瞧。