打破傳統(tǒng)認(rèn)知,！《自然》：大腦生物鐘的全新調(diào)節(jié)機(jī)制找到了單胺化修飾調(diào)控晝夜節(jié)律

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2025-01-13 11:16:21 新浪網(wǎng)

大腦生物鐘的全新調(diào)節(jié)機(jī)制找到了！多巴胺,、5-羥色胺等單胺類分子是大腦中不可或缺的神經(jīng)遞質(zhì),，作為“信使”在神經(jīng)細(xì)胞之間傳遞信號(hào),。許多神經(jīng)疾病與精神障礙,，如帕金森病,、焦慮癥,、抑郁癥和成癮,，都與這些神經(jīng)遞質(zhì)無法正常發(fā)揮作用有關(guān),。

近年來，一些新研究發(fā)現(xiàn)單胺類分子不僅是化學(xué)信使,，還能影響組蛋白的表觀遺傳修飾,，從而調(diào)控基因表達(dá)。組蛋白是與DNA分子纏繞在一起的蛋白質(zhì),，通過添加或去除特定化學(xué)標(biāo)記來影響相應(yīng)位置的基因能否被順利“讀取”,。常見的表觀遺傳標(biāo)記包括組蛋白的甲基化、乙?；?、磷酸化等。最新研究表明,，組蛋白的特定位置還會(huì)發(fā)生多巴胺化,、5-羥色胺化等單胺化修飾。

一項(xiàng)發(fā)表于《自然》的研究論文中,，科學(xué)家們首次在神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn),，神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)組蛋白的單胺化修飾可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)生物鐘基因的表達(dá)模式，進(jìn)而調(diào)控動(dòng)物的晝夜節(jié)律行為,，例如睡眠與覺醒周期,。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)揭示了調(diào)控大腦生物鐘的一種全新機(jī)制。

西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院的Ian Maze教授及其團(tuán)隊(duì)在先前的研究中發(fā)現(xiàn),，多巴胺,、5-羥色胺等單胺類分子可以附著在組蛋白H3的第5個(gè)谷氨酰胺殘基（即H3Q5）上，并且這個(gè)過程需要一種名為谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶2（TG2）的酶參與,。在這項(xiàng)新研究中,，研究團(tuán)隊(duì)綜合利用多種學(xué)科手段,，進(jìn)一步破譯了TG2的生物化學(xué)機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn),，TG2不僅能夠?qū)伟奉惐碛^遺傳修飾寫到組蛋白H3Q5上,，還能夠?qū)⑵洳脸?。通過TG2的“寫”和“擦”,，實(shí)現(xiàn)了組蛋白上不同單胺化修飾記號(hào)的快速置換，從而以不同方式調(diào)節(jié)基因表達(dá)程序,。

此外,，研究人員預(yù)測(cè)并驗(yàn)證了除了已知的多巴胺和5-羥色胺外，組胺也能進(jìn)行組蛋白單胺化修飾,，即在H3Q5位點(diǎn)上會(huì)發(fā)生組蛋白組胺化修飾,。組胺在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是調(diào)控睡眠-覺醒的重要分子，其釋放的神經(jīng)元活躍程度與動(dòng)物處于睡眠還是清醒狀態(tài)密切相關(guān),。組胺能神經(jīng)元集中在下丘腦的結(jié)節(jié)乳頭核（TMN）,，因此組蛋白組胺化修飾的變化也集中于這個(gè)腦區(qū)。

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