我們的生物鐘位于大腦視交叉上核的一萬多個神經元中，實際上類似的生物鐘也存在于我們體內幾乎所有細胞內。瑞士日內瓦大學分子生物學系Ueli Schibler教授及其研究團隊就在體外培養的細胞中研究了生物鐘的分子機制，他們在單細胞中實時觀察了生物鐘分子齒輪對基因表達的節律性控制，這篇文章發表在Cell旗下的Molecular Cell雜志上。

單個活細胞中的基因調控

鑒于DBP蛋白具有調控解毒酶的重要作用，瑞士日內瓦大學的研究人員對DBP基因節律性轉錄背后的分子機制很感興趣。為此，該研究團隊在顯微鏡下直接觀察單個活細胞，分析生物鐘分子“齒輪”控制DBP基因活性節律的機制。科學家構建了基因工程細胞系，這種細胞中含有DBP基因拷貝的串聯排列，隨后他們監測了發熒光的BMAL1融合蛋白與DBP的結合情況。研究顯示，生物鐘元件BMAL1有規律的結合到DBP基因上，控制著DBP基因的日常轉錄。“這是人們首次在單個細胞中實時觀察到轉錄因子與節律基因的結合，”文章第一作者，Markus Stratmann解釋道。

生物鐘轉錄因子的犧牲

令人倍感驚奇的是，科學家們發現生物鐘蛋白BMAL1在刺激DBP基因表達時會被摧毀。而且他們在深入研究后發現，是蛋白酶體負責摧毀結合在DBP基因上的BMAL1。

研究顯示，要有效激活DBP基因就必須切除BMAL1蛋白，換句話說BMAL1蛋白為了實現其功能必須擁抱死亡。“在某種意義上，這些轉錄因子與雄性螳螂的命運挺相似。雄性螳螂在完成傳宗接代的使命后就會被雌性螳螂吃掉，為其后代貢獻自己的生命。”Markus Stratmann說。

目前，科學家們還不清楚為何DBP基因要發揮最佳功能就必須摧毀BMAL1蛋白。因為實際上，BMAL1分子在調節其他基因日常活性的時候并不需要被切除。不過研究人員指出，這些不需要摧毀BMAL1的基因比DBP基因晚數個小時才表達。這項研究揭示了生物鐘在細胞中的分子機制，讓人們進一步了解了轉錄因子BMAL1對基因每日循環表達所產生的重大影響。