研究发现内源性过氧化氢近日节律震荡调控生物钟

中国医学科学院基础医学研究所生物化学与分子生物学系/医学分子生物学国家重点实验室刘德培院士团队首次揭示了氧化还原信号在昼夜节律周期(24小时)中的变化规律，发现了信号节律与经典生物节律转录和翻译的负反馈调节机制直接耦合的关键点。11月26日，相关论文发表在《自然——细胞生物学》上。相关结果证明了氧化还原信号节律在生物节律中的重要生理功能。

众所周知，几乎所有的生命活动都有生物节律振荡。该机制背后目前有两种理论。一个是基于基因转录的广泛认可的转录-翻译负反馈环(TTFL)，另一个是基于代谢的氧化还原振荡器，其机制尚不清楚。这两种机制之间是否有直接联系，已经探讨了很长时间，但仍未解决。

刘德培、陈厚·赵等人和他们的合作者在不同的时间点测量了单个细胞和小鼠肝脏中的过氧化氢(H2O2)水平，发现H2O2水平显示出昼夜节律的振荡。研究人员采用了一种筛选策略，发现核心生物节律调节分子CLOCK蛋白可以直接感知内源性H2O2的冲击。通过构建点突变小鼠，证明了半胱氨酸195位点可以被内源性过氧化氢直接氧化和节律性修饰，这种修饰对于正常的生物节律是不可缺少的。

研究人员还证明，位于线粒体的p66Shc蛋白是内源性H2O2节律振荡的关键因素。敲除这一关键因子可扰乱内源性H2O2节律，扰乱正常的振荡节律和被时钟氧化还原修饰的生物钟功能，最终导致小鼠肝脏转录组振荡的重塑，增加小鼠的*循环时间，并影响光对小鼠节律行为的重置。

这项研究首次真正弥合了转录独立氧化还原振荡节律和转录依赖负反馈环转录翻译机制两种学术观点之间的鸿沟，提高了人们对驱动生物节律振荡的基本机制的认识。

瑞士日内瓦大学的尤里·施布勒教授对这项工作给予了高度评价，他说这有助于回答哺乳动物细胞中是否存在振荡节律的问题。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41556-019-0430-2