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諾貝爾獎2017生理醫學生物鍾生物節律給中醫指明方向
Reading today's 2017 Nobel laureates in physiology/medicine (Ref. 1, 2,3 ) brought me back-tracking almost 25 years ago in New York City.
You didn't know what you missed until very late in your career. You go by instinct at spatiotemporal situation. I didn't see it's coming back in 1993 when Michael Young offered me a position at his Rockefeller University National Lab of Timing - I remember everything was fine except he didn't want me to go for mammalian system but sticker only with Drosophila. His amazing cheerful smile still vividly appears in front of me - what a nice fellow! He's been so prompted at responding to e-mail, very impressive, given his position as VP Rockefeller University and many other responsibilities worldwide.
I didn't have patience in those years as I's strong-headed for my freedom to choose - mammalian systems only direction. In reality, Drosophila led principles can be later used for patients (Ref. 3). This Cell paper can help TCM figure out such as "Circadian Reprogramming in the Liver Identifies Metabolic Pathways of Aging" -
Western medicine uses the term “circadian rhythms” to describe these asleep patterns. Chinese Medicine uses the theory of the Chinese clock to describe a similar set of biological clock timing for different organs (activity). For example,
The Traditional Chinese (TCM) medicine has discovered that the liver is most active between 1-3am. The liver's daily programming assumes an early dinner and bedtime.
Traditional Chinese Organ Body Clock - Forever Conscious
Circadian Rhythms Influence Treatment Effects - The Scientist Magazine
Apr 1, 2017 - But timing flu vaccine delivery would be straightforward to implement. ... notice of
the body's internal rhythms, timed therapies are still the exception to the rule. .... are revealing that timing medications to the body's internal clock ...
** Ref. 1 段雲峰 **
解讀2017生理醫學獎：三個基因，三個人 
精選
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2017 諾貝爾生理或醫學獎評選結果揭曉！諾貝爾委員會宣布，將此獎項頒發給美國遺傳學家傑弗裏·霍爾（Jeffrey C. Hall）、邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）和邁克爾·楊（ Michael W. Young）。
生物鍾在一天之中的不同時段，對我們的生理功能進行著非常精準的調節，例如攝食行為、激素水平、睡眠情況、體溫，以及新陳代謝等。現在，這一過程的分子機製基本搞清楚了，主要是三個基因和發現他們的三位科學家。
決定生物鍾的三個基因
1，PER蛋白基因：period----自我反饋調節
1984 年，霍爾和 羅斯巴什（波士頓的布蘭迪斯大學）和洛克菲洛大學的 邁克爾·楊成功地分離出了 period 基因。他們把這個基因編碼的蛋白其名為“PER”。他們發現，在晚上 ，PER 蛋白會在果蠅體內積累，到了白天又會被分解。並且發現 PER蛋白 的濃度會循環震蕩，周期為 24 小時，和晝夜節律相同。他們猜測PER 蛋白可以讓 period 基因失去活性。也就是PER蛋白 和 period 基因之間形成了一個抑製反饋的環路，PER蛋白 可以抑製基因合成自己，這樣就形成了一個連續循環的完整節律。當period基因有活性的時候，可以合成period mRNA，然後進入細胞質後開始合成PER蛋白。PER蛋白又會進入細胞核，逐漸積累，抑製period的活性。period基因經過了一個完整的24小時周期，就形成了一個抑製性的反饋機製，形成了晝夜節律（見下圖）。
period基因反饋條件的簡單示意圖
2， TIM蛋白基因：timeless----輔助PER蛋白工作
1994 年，洛克菲洛大學的 邁克爾·楊 發現了第二個節律基因：timeless。之前雖然已經發現PER 蛋白的功能，有一個關鍵環節是從細胞質進入細胞核才能抑製 period 基因。但是它是如何進入細胞核的呢？實際上Timeless 可以編碼 TIM蛋白，可以幫助PER進入細胞核。邁克爾·楊做了一個漂亮的實驗，發現 TIM 會結合到 PER 上，然後兩個蛋白可以一起進入細胞核，並且在那裏抑製 period 基因的活性（如下圖）。
參與調節節律鍾的分子的簡單示意圖
3，DBT 蛋白基因：doubletime----精確計時
上麵兩個基因解釋了為什麽會出現周期震蕩，但是這種震蕩的頻率周期為什麽是24 小時呢？這時候，洛克菲洛大學的 邁克爾·楊又發現了一個基因： doubletime，這個基因可以編碼 DBT 蛋白。DBT 蛋白可以延遲 PER 蛋白的積累，這解釋了為什麽震蕩的周期為什麽會穩定在 24 小時左右。
精準的生物鍾
實際上控製生物節律的分子機製要複雜的多。在隨後的幾年裏，他們三人還發現了其他一些蛋白可以維持period的活性，以及外界的光如何調節生物鍾。所有的多細胞生物，包括人類，都是使用同一個相似的機製來調節生理節奏。生物鍾能調節我們大部分的基因，並且最終這個生物鍾能使我們的生理情況適應一天中不同時段。正是這些分子調控這人們一天的節律。
三位傑出的科學家
傑弗裏·霍爾（Jeffrey C. Hall）
1945 年 3 月 3 日生於紐約布魯克林，美國遺傳學家。於 1971 年獲得西雅圖華盛頓大學遺傳學博士學位，於 1974 年成為布蘭迪斯大學教員。霍爾於 2001 年被選入美國文理科學院，2003 年被選入美國國家科學院並獲美國遺傳學會勳章。因為 period 基因方麵的傑出貢獻，他於 2009 年獲格魯伯神經科學獎，2011 年獲路易莎·格羅斯·霍維茨獎，2012 年獲蓋爾德納國際獎。並於2013 年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。
邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）
1944 年 3 月 7 日生於密蘇裏州堪薩斯，美國遺傳學家。羅斯巴什是布蘭代斯大學教授和霍華德·休斯醫學研究所的研究員。 2003 年當選為美國國家科學院院士。2013 年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。
邁克爾·楊（Michael W Young）
1949 年生於佛羅裏達州邁阿密，美國遺傳學家、美國國家科學院院士。1975 年獲得克薩斯大學奧斯汀分校博士學位，1978 年起任洛克菲勒大學教員，後成為該校副校長。2013 年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。楊之後的研究還揭示了更多生物鍾相關基因，以及它們產物的運作情況。
參考資料：
諾貝爾獎官方解讀2017生理醫學獲獎研究：一個自我抑製的分子，如何隱藏了睡覺和清醒的秘密？
http://www.sohu.com/a/195997167_354973
釋新聞|2017年諾貝爾生理學或醫學獎：生物鍾的分子研究
http://news.163.com/17/1002/18/CVOV63RC000187VE.html
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** Ref. 2 郭曉強科學網博客
三位科學家緣何分享2017年諾貝爾生理學或醫學獎 精選
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2017年諾貝爾生理學或醫學獎授予了霍爾（Jeffrey C. Hall）、羅斯巴什（Michael Rosbash）和楊（Michael W. Young），以表彰他們在晝夜節律（circadian rhythm）分子機製方麵的發現。
今年諾貝爾生理學或醫學獎回歸純基礎，這是繼前幾年神經定位細胞後的又一次。該項研究的基本思路最初以果蠅（催生多位諾貝爾獎）為材料，利用突變體篩選的策略鑒定出與晝夜節律相關的基因，第二步將基因克隆並推測出蛋白，接下來探索這些蛋白作用機製，再最後研究高等動物調控機製（依據保守型），最最最後還要探索這一機製是否與疾病發生相關，以期望能找到藥物或幹預措施。
三位科學家就是在80年代的做出了開拓性貢獻而分享這一榮譽，當然他們成功來源於三個方麵，第一是果蠅，簡單易操作；第二是本澤爾（Seymour Benzer，分子生物學領域應該對這位大牛耳聞能詳，順反子概念的提出者，果蠅神經生物學先驅，當然也是這項研究不折不扣的先驅）；第三是分子遺傳學手段，大量可利用果蠅突變體從而將複雜問題簡單化，最終將一個困擾科學多年的重大問題用幾個基因簡簡單單的就搞定了。
http://blog.sciencenet.cn/blog-2742581-1078829.html
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1楊正瓴
發表評論 評論 (2 個評論)
- [2]曾傑
- Seymour Benzer - Michael W. Young - 參見 - 1999年lab.s列表http://www.sysbioeng.com/book/who.html
- [1]楊正瓴
- 您預測對了！
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