2017诺贝尔生理学或医学奖：遗传学家以“果蝇”为媒，解开生物钟之谜！

23Plus · 公众号 · 生物 · 2017-10-04 07:00

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北京时间10月2日下午5点30分，瑞典卡罗琳医学院诺贝尔大会宣布将今年的诺贝尔医学奖授予了三位来自美国的遗传学家：迈克尔·扬 (Michael W. Young)，迈克尔·罗斯巴什 (Michael Rosbash) 以及杰弗里·霍尔 (Jeffrey C. Hall)，以表彰他们发现了调控昼夜节律的分子机制，帮助解开了生物钟之谜。

据来自诺贝尔官网的报道，三位科学家获奖的理由有：发现控制昼夜节律的分子机制、发现动植物生物钟以及鉴定生物钟基因，这些发现解释了植物、动物和人类如何通过调节昼夜节律，来实现与地球自转的同步。

果蝇，这位遗传学界的经典模式生物，帮助遗传学家们又一次解开了一个困扰多年的谜题，此次更是帮助新一任诺奖得主了解了生物钟的实际运作方式。

果蝇示意图

三位科学家于1984年已成功分离到了一个与生物钟有很大关联的基因—— period 基因，随后，Hall博士和Rosbash博士又发现了此基因编码的蛋白PER，发现这个蛋白的一个特殊规律——夜间积累，白天则会被降解，且此蛋白水平会在24h内周期性变化，与昼夜节律同步。研究者认为，此蛋白是通过抑制性反馈通路来实现这一过程的（见下图）。

周期基因的反馈调控机制

但这一过程具体是怎么发生的，还是有几个关键点尚未可知，包括周期基因 period 在被大量转录翻译成PER蛋白后，是如何被转运入细胞核内，并联合周期基因来最终形成所谓的“反馈调控机制”的。这时候，要提到这一过程中的另一个重要“角色”，于1994年被Young博士发现的第二个周期基因 tim 及其编码蛋白TIM。当TIM蛋白和PER蛋白携起手来，才能共同进入细胞核，并能够阻断周期基因的活性（见下图）。

昼夜节律生成示意图

此外，这其中的机制还涉及到第三种基因，与昼夜节律的调控相关，也是由Young博士发现的，其名字为doubletime，可编码的蛋白名称为DBT，这类蛋白可以延缓PER蛋白的积累，从而可以对生物钟进行调控。

至此，三位科学家借助果蝇揭示了生物钟关键基因的运作机制，并对调控昼夜节律的分子机制，进行了较为完善的解释。

诺奖得主简介

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Michael W. Young US （迈克尔·扬美国）

美国遗传学家、美国国家科学院院士。1975年获得克萨斯大学奥斯汀分校博士学位，1978年起任洛克菲勒大学教员，后成为该校副校长。2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984年他的团队克隆出果蝇的周期基因，这个基因能够调节果蝇的生物钟。

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Jeffrey C. Hall US （杰弗里·霍尔美国）

美国遗传学家。于1971年获得西雅图华盛顿大学遗传学博士学位，于1974年成为布兰代斯大学教员。于2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984年他和迈克尔·罗斯巴什的研究小组克隆了果蝇的周期基因，这个基因能够调节果蝇的生物钟。

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Michael Rosbash US （迈克尔·罗斯巴什美国）

美国遗传学家。罗斯巴什是布兰代斯大学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。1984年他和杰弗里·霍尔的研究小组克隆了果蝇的周期基因，1990年提出了生物钟的转录翻译负反馈回路的概念。 1998年，在果蝇中，他们发现了周期基因、时钟基因。 2003年当选为美国国家科学院院士。

内容来源：网络

图片来源：诺贝尔官网

整理人：23plus编辑部

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