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科普知识

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生命的林林总总总能找到遗传基因的影子,人类也不例外,尽管很多性状并不是单个遗传基因控制,遗传基因的表达也受到多种因素的影响,但命运总会青睐一些幸运的有准备之人,让他们发现有价值的关键基因,起作用的关键蛋白质,循着这条路线,更多的生命秘密被揭开。



杰弗里.霍尔( Jeffrey Hall) 、迈克尔.罗斯巴什( Michael Robash)和迈克尔.杨(Michael Young)是幸运的,他们紧密合作,沿着正确的路线,取得了一个个的遗传发现。在果蝇中的发现,被证明也同样适用于高等植物、高等动物,看来,这种与生物钟有关的分子机制,在生命进化的长河中很早就开始流淌了。

人类要再一次感谢果蝇这种重要的模式生物,它的奉献让人类一次次获得对生命认识的重大突破。

在三位科学家的研究中,有一个重要概念的提出,这就是生物钟的转录翻译负反馈回路的形成。

了解遗传基因转录翻译的都知道,遗传基因DNA大分子存在于细胞核中,而合成蛋白质的场所是在细胞质中,因此,DNA指导蛋白质合成需要另一种遗传物质RNA担任翻译和运输工具等。mRNA (信使RNA)带着从DNA拷贝的遗传信息到细胞质中的核糖体RNA上合成蛋白质。

遗传信息流在细胞内不同场所有序流动,DNA不会跑到细胞核外,合成的蛋白质也不会随便跑到核里,照理说不会互相干扰,可徧偏这个与日夜生物节律有关的period基因指导合成的PER蛋白不老实,它要想方设法回到细胞核中干扰period的作用,也就是说,PER蛋白可以让 period基因失去活性。换句话说,PER和 period形成了一个抑制反馈的环路,PER可以抑制基因合成自己,这样就形成了一个连续,循环的节律。

问题来了,这个PER蛋白是如何跑到细胞核中去的呢?有没有其他同伙呢?幸好,同伙被三位科学家发现。原来,有个timeless基因,它可以编码 TIM蛋白,这同样为生命正常节律所需。Young通过实验将TIM蛋白会结合到 PER蛋白上,然后发现两个蛋白可以一起进入细胞核,并且在那里抑制 period基因的活性,原来,是TIM引狼入室,把PER带进细胞核,抑制在那里指挥自己合成的period。不过,这个过程是有周期的,他们在果蝇中发现, PER晚上会在果蝇体内积累,到了白天又会被分解。所以 PER的浓度会循环震荡,周期为 24小时,和昼夜节律相同。