生物钟中的主齿轮

“要重置生物钟，你最终需要重置它的分子齿轮，”研究负责人约瑟夫·s·高桥博士说，他是UTSW神经科学教授和主席，也是霍华德·休斯医学研究所的研究员。“这项研究表明Npas4这可能是将时钟重置为光的最重要的组件之一。”

几十年来，研究人员已经知道，大脑中有一个名为视交叉上核(SCN)的区域负责控制昼夜节律，即通常以24小时为单位运行的各种活动周期。高桥博士解释说，这些节律受到光线的影响;SCN中的细胞对视网膜(眼睛的光敏组织)传递的信号做出反应。然而，这种现象的分子基础还没有被很好地理解。

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来观察小鼠暴露在光照下后单个细胞的基因活动。高桥博士和他的同事们发现，三种不同的SCN神经元亚群对光刺激有反应。将这些亚型联系在一起的共同线索是对神经元PAS结构域蛋白4 (NPAS4)做出反应的基因活性的增加Npas4基因。

当高桥博士和他的同事们将转基因小鼠暴露在Npas4它抑制了数百种生物钟基因对光的反应。此外，动物的昼夜周期延长了大约一个小时，从正常的24小时延长到近25小时。总之，这些结果表明Npas4高桥博士说，白光是许多光诱导基因的主要调节因子，是解开昼夜节律系统运作之谜的关键一环。

高桥博士补充说，研究人员对生物钟的分子基础了解得越多，他们就越有可能操纵它来改善健康和幸福——例如，缓解时差反应，或帮助倒班工人保持清醒或睡眠，以适应他们的工作周期。它还可能导致以异常睡眠/清醒周期为标志的疾病的新治疗方法。

为这项研究做出贡献的其他研究人员包括Pin Xu, Stefano Berto, Ashwinikumar Kulkarni, Byeongha Jeong, Chryshanthi Joseph, Kimberly H. Cox, Tae-Kyung Kim，都是德州大学西南分校的;以及哈佛医学院的迈克尔·e·格林伯格。

高桥博士是新南威尔士大学神经科学Loyd B. Sands杰出主席。这项工作是与Genevieve Konopka博士，神经科学副教授，自闭症研究Jon增高学者和UTSW神经基因组学核心主任的实验室合作完成的。Drs。高桥和科诺普卡是小彼得·奥唐纳大脑研究所的成员。Kim博士是神经科学杰出学者，也是O'Donnell Brain Institute的成员。

这项研究得到了美国国立卫生研究院(NS106657, DC014702, MH102603, NS028829)，霍华德休斯医学研究所，詹姆斯S.麦克唐纳基金会21世纪理解人类认知科学计划-学者奖(220020467)和陈-扎克伯格计划(硅谷社区基金会的建议基金(HCA-A-1704-01747)的资助。