解开谜题！Neuron发现生物钟的关键拼图

小鼠视交叉上核的显微图像，大脑中负责控制昼夜节律的区域

这一发现发表在《神经元》(Neuron)网站上，拓宽了人们对生物钟分子机制的理解，解开了谜题，最终可能导致应对时差、倒班工作和睡眠障碍等挑战的新疗法。 

德克萨斯大学西南分校科学家领导的一项新研究表明，一种名为Npas4的基因，在平衡脑细胞的兴奋性和抑制性输入方面发挥着关键作用，似乎也是大脑生物钟的主要计时器。这一发现发表在《神经元》(Neuron)网站上，拓宽了人们对生物钟分子机制的理解，最终可能导致应对时差、倒班工作和睡眠障碍等挑战的新疗法。

“要重置生物钟，你最终需要重置它的分子齿轮，”UTSW神经科学教授兼主席、霍华德休斯医学研究所研究员Joseph S. Takahashi博士说。“这项研究表明，Npas4可能是将生物钟调整到光照状态的最重要成分之一。”

几十年来，研究人员已经知道，大脑中有一个被称为视交叉上核(SCN)的区域负责控制昼夜节律，即通常以24小时为基础运行的各种活动周期。Takahashi博士解释说，这些节奏受到光线的影响;SCN中的细胞对视网膜(眼睛的光敏组织)传递的信号作出反应。然而，这一现象的分子基础尚不清楚。

为了更好地理解SCN是如何设定昼夜节律的，研究人员使用了一种称为单核测序的技术，在小鼠暴露在光照下后，观察单个细胞的基因活动。他们发现SCN神经元有三个不同的亚群对光刺激作出反应。将这些亚型联系在一起的一条共同线索是，响应NPAS4基因的神经元PAS域蛋白4 (NPAS4)的基因活性增加。NPAS4是由Npas4基因产生的蛋白质。

将经过改造的缺乏Npas4的小鼠暴露在光照下，数百个昼夜节律钟基因的反应会受到抑制。此外，这种动物的昼夜节律延长了大约一个小时，从正常的24小时延长到了近25小时。Takahashi博士说，总的来说，这些结果表明，Npas4是许多光诱导基因的主要调节器，是解开昼夜节律系统如何工作之谜的关键部分。

研究人员对生物钟的分子基础了解得越多，就越有可能操纵它来改善健康和幸福——例如，缓解时差或帮助轮班工人保持清醒或睡眠，以配合他们的工作周期。它还可能为不正常的睡眠/觉醒周期带来新的治疗方法。