2017-10-03 Juka 轉化醫學(xué)網(wǎng)

就在昨日，2017年10月2日下午17點(diǎn)35分，年度諾貝爾獎生理學(xué)或醫學(xué)獎獲獎?wù)呙麊握焦?。本次斬獲該獎項的為三位：Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young。
“2017年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎授予Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young，以彰其在晝夜節律的分子機制方面的發(fā)現?！?
對于每一屆的諾貝爾獎，其在生物領(lǐng)域的研究發(fā)現斬獲的獎項都實(shí)至名歸。那么本屆諾貝爾獎得主，其研究有關(guān)“晝夜戒律的分子機制”到底有什么作用？為何這項研究可以在如今各項新研究噴涌的年代勇奪桂冠呢？
就讓我們一起來(lái)看看：為什么這一系列關(guān)于晝夜節律的研究可以斬獲諾獎！

晝夜節律是什么？

相信每一個(gè)人都或多或少的聽(tīng)說(shuō)過(guò)“生物鐘”這個(gè)名詞，而這就是晝夜節律的一種體現。在地球上生活的人們根據太陽(yáng)來(lái)確定白天和黑夜（白晝和黑夜），而在千百年來(lái)人們基本都遵循著(zhù)“晝出夜伏”的習慣，這是因為在人類(lèi)沒(méi)有自保能力的時(shí)候，黑夜（看不見(jiàn)東西的時(shí)候）會(huì )給人類(lèi)帶來(lái)極大的危險性，因此人們往往在這個(gè)時(shí)候選擇安全的地方進(jìn)行睡眠，而經(jīng)過(guò)千百年的演化，就成了人類(lèi)社會(huì )的晝夜節律。（當然還有很多其他因素使人類(lèi)形成晝夜節律，這只是舉了其中一個(gè)例子）
而我們定義的一天的時(shí)間也是地球自轉一周所需要的時(shí)間，約為24小時(shí)，也就是我們生命活動(dòng)遵循的變動(dòng)周期，而晝夜又把人類(lèi)的生活分成兩部分，我們根據晝夜來(lái)規劃自己做的事情，這就是晝夜節律，而這種根據白天黑夜進(jìn)行活動(dòng)的晝夜節律又稱(chēng)近日節律。
中國自古以來(lái)就有“日出而作，日落而息”，這就是晝夜節律或者說(shuō)生物鐘的一個(gè)表現，而人們很早就認識到這種規律的誕生，可以說(shuō)人類(lèi)社會(huì )千百年間就知道這種規律，但是這種規律是怎么來(lái)的？人類(lèi)又為什么會(huì )形成這種規律？人體到底是怎么調節的？而這些就是本次諾貝爾獎獲得者所做的事情：晝夜節律的分子機制。

諾貝爾獎獲得者都做了什么？

我們都知道，人體是最精密的儀器，她的每一個(gè)部分都咬合的精密細致到極點(diǎn)，這才能完成我們日常的生活。我們雖然認識到了人會(huì )追隨晝夜節律來(lái)活動(dòng)，但是我們從來(lái)沒(méi)有真正的發(fā)現其本質(zhì)原因：
細胞如何精確的調控約等于24小時(shí)的晝夜節律呢？這就是三位諾獎得主所做的事情。
那么為什么諾獎得主是三位呢？
讓我們回過(guò)頭來(lái)看晝夜節律是怎么形成的：
根據本次諾獎獲得者的研究來(lái)看，控制晝夜節律的基因有三個(gè)，分別為：周期基因（period gene）、無(wú)時(shí)間基因（timeless gene）以及雙倍時(shí)間基因（doubletime gene）。
那么這些基因是如何控制細胞進(jìn)行24小時(shí)的精確晝夜節律調控呢？
首先登場(chǎng)的是周期基因（period gene）。周期基因（period gene）會(huì )編碼名為PER的蛋白質(zhì)，這種PER蛋白質(zhì)會(huì )在夜晚通過(guò)無(wú)時(shí)間基因（timeless gene）編碼產(chǎn)生的TIM蛋白質(zhì)幫助從細胞質(zhì)轉移到細胞核，并在細胞核中堆積，而PER蛋白質(zhì)會(huì )在白天降解，這一個(gè)堆積降解的過(guò)程約為24小時(shí)，這就是一天的時(shí)間。而這個(gè)堆積和降解的過(guò)程就對應著(zhù)人們的白晝和黑夜。而雙倍時(shí)間基因（doubletime gene）編碼的DBT蛋白的作用就是減緩PER蛋白的積累，從而可以實(shí)現晝夜節律的精確調控。 這就是晝夜節律的大致過(guò)程，而在這個(gè)過(guò)程當中：
TIM蛋白和PER蛋白一起綁定后進(jìn)入細胞核會(huì )抑制周期基因（period gene）的的表達；
而另一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)現是TIM蛋白可以根據日照來(lái)進(jìn)行晝夜節律的調節，這就是人們常說(shuō)的“倒時(shí)差”的過(guò)程，就是TIM蛋白在起作用。
而在這個(gè)過(guò)程當中，三位諾主的貢獻分別為：Jeffrey C. Hall和Michael Rosbash在周期基因（period gene）的發(fā)現及作用產(chǎn)生了無(wú)可替代的作用，而 Michael W. Young則發(fā)現了無(wú)時(shí)間基因（timeless gene）以及雙倍時(shí)間基因（doubletime gene）的作用。而在這個(gè)過(guò)程中：這三個(gè)人在研究的過(guò)程中齊心協(xié)力合作才使得一個(gè)完整的晝夜節律的輪轉過(guò)程被呈現在使人面前。而科學(xué)界的合作和信息共享也必然會(huì )推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
那么，這個(gè)發(fā)現有什么用呢？
這個(gè)諾獎，對于人類(lèi)到底有什么用？
首先，治愈某些遺傳性疾病。在人類(lèi)的遺傳性疾病中，有一種疾病叫做“睡眠時(shí)相前移綜合癥”(Advanced sleep phase disorder，ASPD)，有這種遺傳病的患者的睡眠期間會(huì )前移，大約在晚上6點(diǎn)到8點(diǎn)入睡，凌晨3點(diǎn)醒來(lái)。而根據2001年的一項研究：ASPD致病機理是患者的hPer2（period基因的同源物）發(fā)生了基因突變，從而使得DBT蛋白無(wú)法正常的修飾降解PER蛋白。而當我們揭開(kāi)晝夜節律的分子機制的面紗，我們對于這一類(lèi)遺傳疾病就可以有更好的治療手段。
其次，治愈失眠。隨著(zhù)現代人各種方面的壓力倍增，人們的失眠情況越來(lái)越嚴重。而一旦當分子機制的結構被我們完整的剖析出來(lái)，這一類(lèi)型治愈失眠的藥物或者說(shuō)技術(shù)將會(huì )被不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)，而這一切都是建立在我們已知睡眠節律調控過(guò)程的基礎上。
第三，揭示熬夜危害。每個(gè)人的身體都是精密的儀器，這個(gè)儀器最重要的部件就是細胞，細胞的晝夜節律控制著(zhù)人的晝夜節律，而一旦人體違背這種晝夜節律，則必然會(huì )導致各類(lèi)疾病的產(chǎn)生。而當我們知道了晝夜節律的分子結構，我們便有了一個(gè)具體的方法去判斷熬夜對于人體的損害到底是在哪一部分，會(huì )產(chǎn)生怎樣的危害。
最后，諾獎揭示基因的未來(lái)。當人類(lèi)的研究水平進(jìn)入到細胞分子水平的時(shí)代，基因必將成為人類(lèi)走向未來(lái)的基礎。不論基因是潘多拉的魔盒還是通往真理的階梯，科學(xué)家們都將在基因這一塊不斷的推進(jìn)研究?，F在我們知道基因編碼的蛋白質(zhì)可以控制晝夜節律，未來(lái)我們未必不能發(fā)現基因控制這人類(lèi)的記憶、行為以及其他重量級別的研究。而此次諾獎的發(fā)布，也告訴了人們：基因領(lǐng)域的研究，必將推動(dòng)人人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展。

故事的起源

而說(shuō)到這個(gè)諾獎的源頭，想必那一只睡不好的果蠅會(huì )感到萬(wàn)分榮幸吧。
在1970年的時(shí)候，科學(xué)家Seymour Benzer 和他的學(xué)生 Ronald Konopka在實(shí)驗中發(fā)現了一只睡不好的果蠅：很有個(gè)性的白天睡覺(jué)，晚上嗡嗡叫。于是Seymour Benzer 對這個(gè)失眠的果蠅產(chǎn)生了興趣，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現：這只與眾不同的果蠅是因為體內的一個(gè)未知基因的突變從而失去了晝夜節律。
而這個(gè)未知的基因，后來(lái)被人們叫做：周期基因（period gene）。
這就是一切的開(kāi)始。
所以，請不要放過(guò)實(shí)驗室里的每個(gè)細節，下一個(gè)諾貝爾獎，或許就在你不經(jīng)意間的一個(gè)實(shí)驗當中出現！