对斑马鱼日常节律的剔除显示时钟基因功能

动物具有不同的行为模式，取决于一天中的时间，昼夜动物在白天活跃并在夜间睡觉，反之亦然在夜间动物中。尽管已知所谓的“时钟基因”涉及将24小时光照波动的节律转化为适当的生理反应，但仍然不清楚如何实现这一点。

通过专注于广泛使用的研究动物斑马鱼，东京医学和牙科大学(TMDU)的研究人员和日本各地的同事已经阐明了三个时钟基因如何在响应光中发挥作用。通过废除斑马鱼中这些基因的活性，这项工作表明这些基因决定了移动和休息的日常行为节律，以及活动所花费的总时间。

在最近在“ 科学报告 ”杂志上发表的这项研究中，该团队选择了斑马鱼，因为它们具有大量的后代，与哺乳动物相比它们的简单性，以及它们简单的行为节律，可以很容易地量化和研究。他们专注于该物种中的基因Cry1a，Per2和Cry2a，通过使用可以切割DNA的特定酶敲除其中的一个，两个或全部三个来分析它们的功能

然后，该小组在完全黑暗，3小时光照和12小时光照条件下，将正常，未改变的斑马鱼与其单次，双次和三次敲除对应物进行比较。后者在昼夜暴露于光的波动时反映了典型的条件。

“在我们对各种斑马鱼群体的比较中，我们发现在3小时和12小时的光照下，Per2和Cry1a基因的双敲除效应存在差异，”共同作者Hiroshi Nishina说。“3小时光照后，鱼的总活动性和运动和静息行为异常均较低，但随后暴露 12小时后，这些异常情况得到改善，表明昼夜节律与运动活动之间存在不同的调节机制。

然后，该团队应用微阵列分析来更仔细地观察其表达受时钟基因敲除影响的其他特定基因。他们发现基因敲除和相关的行为异常与参与代谢的基因表达改变有关。研究结果表明，时钟基因与生物体的能量供应有关，它们的缺失会减少这种供应，从而导致较低的运动和更多的斑马鱼休息。

“我们的工作揭示了光诱导时钟基因在考虑特定生物体的生活方式时最大化生理效率的重要性，”平山淳说。“它促进了该领域的基础研究，甚至可以帮助治疗与这些基因相关的睡眠障碍。”

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