在這個星期日的一個小時滾動一個小時後，您可能會感到有些昏昏欲睡，甚至可能迷失方向。那是因為您的身體有自己的小型，協調的生物鐘網絡。這些時鐘負責我們的晝夜節律，即影響睡眠模式，激素釋放，體溫，飢餓等大約24小時的身體，心理和行為變化週期。
由美國國立衛生研究院資助的研究人員正在識別運行生物鐘的基因和蛋白質，並確切地弄清楚它們如何幫助保持每日節奏同步。這些知識可以幫助開發從失眠和噴氣滯後到糖尿病的各種時鐘相關疾病的補救措施。
糖生產
科學家長期以來一直懷疑糖尿病，肥胖和其他代謝障礙可能與生物鐘的問題有關，而新的科學發現則支持這一點。幾年前，來自加利福尼亞大學聖地亞哥分校的研究人員發現，一種稱為Crypondochrome的蛋白質有助於使肝臟的產生與我們的禁食和白天的飲食同步。最近，他們發現一個稱為KL001的小分子以一種可以減慢肝臟的生物時鐘並防止肝細胞產生過量的糖產生的小分子，尤其是在禁食狀態下。科學家認為，可以將KL001發展成一種藥物，並提供一種新方法來治療與糖尿病等異常血糖水平相關的疾病。
更好的睡眠
與睡眠有關的疾病在美國影響多達7000萬成年人，睡眠不足與高血壓，糖尿病，抑鬱症和癌症等慢性疾病的風險增加有關。為了更好地了解沉睡，科學家一直在尋找其遺傳基礎。經過許多嘗試尋找用於控制睡眠的基因的嘗試之後，洛克菲勒大學的研究人員發現了兩個稱為RCA1和CYCA的基因，這對於在水果蒼蠅中適當睡眠似乎是必不可少的，這是一種研究良好的生物體，用於研究實際上具有與我們自己相似的睡眠模式的遺傳學。沒有兩個基因的功能版本，蒼蠅的睡眠碎片，睡眠時間比正常蒼蠅少，並且在醒著時無法正常運行。包括人類在內的許多其他生物具有像RCA1和CYCA一樣運行的基因。研究人員認為，通過更好地了解這些基因在果蠅中的作用，他們將深入了解我們的基因如何控制睡眠。
重置時鐘
雖然時區的任何變化都需要身體的晝夜節律進行調整，但軼事和科學證據表明，西到東風後進行調整需要更長的時間。新的研究表明，這是因為人體在大腦中的“主鐘”使用不同的分子機制來彌補時間的收益或損失。馬薩諸塞大學醫學院和華盛頓大學的科學家通過將倉鼠（用於睡眠研究中使用的另一種生物體）暴露到延長或延遲生物時鐘的條件中，從而了解了這一點。旅行者在浪費時間時經歷了類似的晝夜節律前進，並在返回時延遲了時間。對這種現象的更好分子理解可能有助於開發更有效的噴氣滯後療法。
引導行為模式
通過弄清楚生物鐘如何驅動睡眠和喚醒週期，科學家可能能夠鑑定出治療與睡眠相關疾病的藥物的新分子靶標。一個可能的新靶是鉀通道蛋白，該鉀通道蛋白通過細胞的外膜形成隧道，以調節電信號的傳播。通過專注於使apotassium channelin果蠅果蠅製造的時鐘基因，紐約大學的科學家發現，在一個生物時鐘，該基因在黃昏中比黎明的活躍得多：大腦中的起搏器神經元的關鍵集，有助於蒼蠅跟踪時間。當研究人員降低基因的表達，然後又降低了通道蛋白的產生及其電活動時，蒼蠅在黃昏時表現出類似黎明的行為。當科學家增加基因表達時，大多數蒼蠅就會失去行為節奏。由於果蠅和人類時鐘基因的起作用相似，因此研究人員預計鉀通道可能在推動我們的晝夜行為模式中發揮作用。
季節性日曆
許多生物體使用其生物鐘來測量季節的變化。對於包括我們收穫的植物在內的植物，此過程尤其重要，因為它可以防止它們在冬天的死亡中開花。每天在下午晚些時候，植物細胞都會表達出一種稱為FKF1的光激活蛋白，然後打開開花機制。但是，當日子短而下午的陽光較少時，蛋白質不會被激活，植物不會開花。華盛頓大學的研究人員在擬南芥中提出了這一發現，這是一種通常用於遺傳研究的簡單植物。科學家們預計，在更複雜的植物中，相同的過程工程（可能被操縱），如大米，小麥和大麥。調查人員認為，他們的工作也可能應用於理解光線影響雞和養殖魚的雞蛋行為的方式，以及人類季節性情感障礙的機制。
這篇內在的生活科學文章是由與生活協會合作的國家一般醫學科學研究所，一部分國立衛生研究院。
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