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瑞士学者发表肝脏昼夜规律文章 已有2人参与
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2016年11月3日，国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell metabolism》杂志在线发表了瑞士洛桑联邦理工学院Felix Naef研究员和Frédéric Gachon研究员的一篇研究论文，论文揭示了500多个肝脏蛋白质，在一天当中它们在肝细胞核内的丰度发生变化，揭示肝脏代谢节律。 发生在我们体内的生物过程并不是静态的，相反它们大多数的节奏是由一个内部的、24小时的生物节拍器(称为生物钟)决定的。在每一个昼夜节律周期中，许多生理过程都遵循这个生物钟所策划的振荡波，使它们能够适应和预测身体在一天当中某个给定时间点上的需求。 新陈代谢的这种调节与“我们的基因如何产生蛋白质”有关。许多基因通过调整它们产生蛋白质的速率，遵循我们的生物钟，并且，知道哪些基因这样做，将有助于我们了解代谢在一天的过程中如何变化。不幸的是，即使十多年前人类基因组已被绘制出来，调查“基因如何在一个时间依赖性的规模上控制蛋白质的生产”仍然是困难的，主要是因为在一个细胞中存在的蛋白质的绝对数量。 研究称对于时间依赖性代谢的理解，获得了突破性的进展。只使用肝脏细胞的细胞核，科学家们确定了5000种蛋白质，其中500多个蛋白质在昼夜周期中受到影响，更具体地说，这些蛋白质在一天的过程中进入和离开细胞核。此外，他们发现，关键的细胞功能——如DNA修复、核糖体合成、细胞周期和染色体调控(多倍体)，也受到昼夜调节的影响。 为了抵消蛋白质组的巨大复杂性，研究人员只集中在细胞的细胞核，而不是整个细胞。细胞核是产生蛋白质的地方，然后蛋白质被运输到细胞周围的不同位置。因此，细胞核对环境和生化信号是非常敏感的，并可能通过控制蛋白质的生产将这些转化为分子反应。 科学家们利用生物化学技术，从有/没有功能性生物钟的小鼠获取肝细胞，并分离出细胞核。在分离细胞核后，他们从中提取所有的蛋白质，并用质谱进行分析。通过这样做，他们能够对“昼夜周期对肝细胞核中的蛋白质积累有何影响”有一个全面的了解。 Felix Naef说：“然而，许多研究针对的是静态的生理功能，我们的时间方法，让我们前所未有地了解到，在一天的时间内代谢是如何循环的。我们惊讶的发现，肝脏内的细胞核功能非常普遍地受到昼夜节律的影响。” Frédéric Gachon称：“这项研究还表明，这种定量蛋白质组学方法，是系统分析细胞功能的一个很好工具。用传统的蛋白质组学技术，这将是不可能实现的。” 原文链接： 原文摘要： Diurnal oscillations of gene expression controlled by the circadian clock and its connected feeding rhythm enable organisms to coordinate their physiologies with daily environmental cycles. While available techniques yielded crucial insights into regulation at the transcriptional level, much less is known about temporally controlled functions within the nucleus and their regulation at the protein level. Here, we quantified the temporal nuclear accumulation of proteins and phosphoproteins from mouse liver by SILAC proteomics. We identified around 5,000 nuclear proteins, over 500 of which showed a diurnal accumulation. Parallel analysis of the nuclear phosphoproteome enabled the inference of the temporal activity of kinases accounting for rhythmic phosphorylation. Many identified rhythmic proteins were parts of nuclear complexes involved in transcriptional regulation, ribosome biogenesis, DNA repair, and the cell cycle and its potentially associated diurnal rhythm of hepatocyte polyploidy. Taken together, these findings provide unprecedented insights into the diurnal regulatory landscape of the mouse liver nucleus. |
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