科学家发现真菌中的关键光受体

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    [生物通讯]美国Dartmouth大学医学院的遗传学家发现一类新感光蛋白质，揭示了一个早先未知的感光机制。这组新的光受体是机体内生理节奏计时器－－生物钟－－的驱动机器的一部分。生物钟，是指生物生命活动以24小时为周期的内在节奏性。它能感受外界环境的周期性变化(如昼夜光暗变化等)，并调节本身生理活动的步伐，使其在一定的时期开始、进行或结束。这组新光受体的发现也为开发利用新分子的特性来运送药物的遗传工程系统打开了一扇窗户。

    这项由Jay Dunlap和 Jennifer Loros两位博士以及研究生Allan Froehlich共同完成的研究7月5日发表在《科学》杂志的网络版上，并于7月8日正式发表在《科学》杂志的印刷版上。

    达特茅斯大学遗传学系主任、遗传学与生物化学教授Dunlap是首位描述脉孢菌（Neurospora）生理节奏钟的科学家。脉胞菌是一种常见面包酶，也是最著名的遗传学模式生物之一。研究小组通过脉胞菌的研究进一步补充了机体生理节奏循环的工作机制，展示了光如何通过一个交错混杂的分子信息复杂系统来重设机体的生物钟。

    “脉胞菌生物钟的研究提出了一个新问题：吸收光的究竟是什么物质？我们发现其中隐含着生物钟内一个不为人知的新机制。”Dunlap说。“光实际上是由生物钟内部的一个分子吸收的，这些分子是生物钟循环过程中的活化元素。这是一个感光的新分子机制，也是我们发现的一个光行使功能的新途径。尽管以前就发现了这些蛋白，但其活动机制是第一次揭示。”

    由于面包酶属于真菌，因而研究人与最终可能将该蛋白改装用于抵御真菌疾病。“事实上，我们对病原真菌如何对光做出应答以及这一机制能否用作非侵入性疗法一无所知。”Dunlap承认。这也许是一个极度冒险的赌注，但药物治疗新方法的本来就总是产生于人类不具备的新特性。“如果你想要开发抗真菌、抗细菌或其它任何新疗法，你必需从研究宿主不具备而能够在病原菌上找到的生物化学活动。”

    Dunlap和Loros的研究生Froelich发现，频率基因(frq)负责编码生物钟中的一个核心部件，光是通过激活frq来重置生物钟的。他识别出光诱导frq基因表达所必需的零部件，并确定结合到这些零部件上的蛋白质是生物钟蛋白White Collar-1 和White Collar-2 (WC-1和WC-2)。接下来，Froelich证明，两种蛋白的量足以与这些零部件结合，在适当的生化条件下，它们还能感光，也就是说，WC-1实际上是光受体蛋白。

    WC-1是一种与WC-2协同起作用的转录因子，它能够结合到受光调控的基因序列上。Dunlap 揭示说，转录因子是一类作用为调节基因表达的蛋白质；它们与基因的DNA序列结合，将基因打开。“这是首次发现转录因子自身就是光受体、既具有激活基因表达的能力，又具有对光作出应答能力的实例。”

    欲知详细信息，请联系Jay Dunlap：[e-mail]。

    新闻来源：达特茅斯大学

生物通摘译自bio.com