科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種革命性的方法來結(jié)束時差反應(yīng)，他們揭開了酪蛋白激酶1δ (CK1δ)尾部的秘密，這是一種調(diào)節(jié)我們生物鐘的蛋白質(zhì)。杜克-新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院和加州大學(xué)圣克魯斯分校的研究人員取得的這一突破，為調(diào)整我們的晝夜節(jié)律提供了一種新的方法，晝夜節(jié)律是影響睡眠-覺醒模式和整體日常功能的自然24小時周期。

他們的研究結(jié)果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上，可能為治療生物鐘相關(guān)疾病的新方法鋪平道路。

CK1δ通過標(biāo)記與我們生物鐘相關(guān)的其他蛋白質(zhì)來微調(diào)這些節(jié)律的時間，從而調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律。除了修飾其他蛋白質(zhì)外，CK1δ本身也可以被標(biāo)記，從而改變其自身調(diào)節(jié)參與人體內(nèi)部時鐘運行的蛋白質(zhì)的能力。

先前的研究發(fā)現(xiàn)了CK1δ的兩種不同版本，稱為δ1和δ2，它們在蛋白質(zhì)末端的c端尾部分僅變化16個構(gòu)建塊或氨基酸。然而，這些微小的差異會顯著影響CK1δ的功能。雖然已知當(dāng)這些蛋白質(zhì)被標(biāo)記時，它們調(diào)節(jié)生物鐘的能力會下降，但沒有人確切知道這是如何發(fā)生的。

利用先進的光譜學(xué)和光譜分析技術(shù)放大尾部，研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)如何被標(biāo)記是由它們不同的尾部序列決定的。

來自加州大學(xué)圣克魯斯分校化學(xué)與生物化學(xué)系的霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員、該研究的通訊作者Carrie parch教授解釋說:

“我們的研究結(jié)果指出了CK1δ尾部磷酸基團可以附著的三個特定位點，這些位點對控制蛋白質(zhì)的活性至關(guān)重要。當(dāng)這些點被磷酸基團標(biāo)記時，CK1δ變得不那么活躍，這意味著它不能有效地影響我們的晝夜節(jié)律。通過高分辨率的分析，我們能夠確定所涉及的確切地點——這真的很令人興奮?！?/p>

杜克大學(xué)-新加坡國立大學(xué)癌癥和干細胞生物學(xué)項目主任、該研究的共同通訊作者大衛(wèi)·維爾舒普教授在30多年前首次研究了這種蛋白質(zhì)，當(dāng)時研究了它在細胞分裂中的作用，他說:“利用我們現(xiàn)有的技術(shù)，我們終于能夠弄清這個25年來一直沒有答案的問題的真相?！?/p>

“我們發(fā)現(xiàn)δ1尾部與蛋白質(zhì)的主要部分更廣泛地相互作用，與δ2相比，導(dǎo)致更大的自我抑制。這意味著δ1比δ2更受尾部的控制。當(dāng)這些位點突變或移除時，δ1變得更加活躍，從而導(dǎo)致晝夜節(jié)律的變化。相反，δ2在其尾部區(qū)域沒有相同的調(diào)節(jié)作用。

這一發(fā)現(xiàn)突出了CK1δ的一小部分如何極大地影響其整體活性。這種自我調(diào)節(jié)對于保持CK1δ活性平衡至關(guān)重要，這反過來又有助于調(diào)節(jié)我們的晝夜節(jié)律。

該研究還探討了這些發(fā)現(xiàn)的更廣泛含義。CK1δ在晝夜節(jié)律之外的幾個重要過程中發(fā)揮作用，包括細胞分裂、癌癥發(fā)展和某些神經(jīng)退行性疾病。通過更好地了解CK1δ的活性是如何被調(diào)節(jié)的，科學(xué)家們可以開辟新的途徑，不僅治療晝夜節(jié)律障礙，還治療一系列疾病。

杜克大學(xué)-新加坡國立大學(xué)研究部高級副院長Patrick Tan教授補充說:“調(diào)節(jié)我們的生物鐘不僅僅是治療時差，還關(guān)乎改善睡眠質(zhì)量、新陳代謝和整體健康。這一重要發(fā)現(xiàn)可能會為治療打開新的大門，改變我們管理日常生活中這些重要方面的方式?！?/p>

研究人員計劃進一步研究現(xiàn)實世界的因素，如飲食和環(huán)境變化，如何影響CK1δ上的標(biāo)記位點。這可以深入了解這些因素如何影響晝夜節(jié)律，并可能為管理干擾提供實用的解決方案。