05.29 2017年诺贝尔生物和医学奖研究的内容、意义和与中医理论的相关性

2017年诺贝尔生物学和医学奖被授予3位美国医学家(图1)杰弗里•霍尔(Jeffrey C. Hall),迈克尔•罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔•杨(Michael W. Young)。以表彰他们“发现了控制人体昼夜节律变化的分子机制。”

2017年诺贝尔生物和医学奖研究的内容、意义和与中医理论的相关性

“白天永远不知夜的黑”,人类昼和夜有不同的生活习性,有不同的生理功能。不同的习性如何获得并固定下来?不同的生理功能如何发挥、调节和转化?中国的阴阳学说和天人合一理论早已系统阐释,并建立起完整的理论体系。但中医太粗放,国人并未深入下去研究,中医本身也深入不了。

可这种节律变化却吸引着全球科学家的眼球。

美国的三位科学家潜心于节律调整的物质基础的研究历经几十年终于获得硕果。他们从分子水平发现了地球上生物的生命节律的分子机制,很好地解释了生物的昼夜生命现象,弄清了包括人类在内的指挥其“日出而作,日落而息”的“生物钟”的工作原理,为预测和适应正常的生物节奏,使之与地球律动(每24小时一个周期的昼夜节律)保持同步提供了依据。他们的研究为养生,长寿,以及明显的昼夜节律颠倒的疾病的防治(如夜啼、失眠、盗汗、五更泻、耳鸣、神疲、夜尿频多、遗尿、潮热等)拓展了空间。也给中医的阴阳理论和天人合一找到了实验依据(可惜不是中医获得),其意义非凡。

从高大的,高级的人到弱小的,低级的果蝇都具有几乎24小时的节律。但节律怎样产生却不可得知。

三位诺奖得主通过对果蝇的研究了解到有一种“神秘物质-周期基因”支配和主导着果蝇在白天和晚上的生活习性迥异。首先,1984年,布兰迪斯大学的杰弗里•霍尔和迈尔克•罗斯巴什成功地找到了这种神秘物质,并分离提取出了“周期基因”。他们发现晚上被编码的PER蛋白质在白天会被降解。才会出现与昼夜节律同步的PER蛋白水平在24小时内周期性地出现震荡(图2)。提示昼夜节律的产生在于PER物质的有无和水平。。

2017年诺贝尔生物和医学奖研究的内容、意义和与中医理论的相关性

杰弗里•霍尔和迈尔克•罗斯巴什假设PER蛋白阻断了“周期基因”的活性,并认为通过抑制反馈回路,PER蛋白可以阻止其自身的合成,从而对24小时昼夜节律产生调节。

这个研究很诱人,这个模型更令全球瞩目,即为了阻止“周期基因”的活性,细胞质中产生的PER蛋白必须到达遗传物质所在的细胞核。二人工作已经表明,PER蛋白晚上出现并建立在细胞核中,但它本身产生于细胞质内,并且在细胞核外游离。PER是通过什么途径,乘坐什么“车”进入核内的却无法得知,“犹如整个图画中少了几块连接的拼图,使我们的美好的图画空缺并中断”。

他们继续不断地探索。

1994年,他们与洛克菲勒大学的迈克尔•杨合作,发现了第二个“周期基因”,它编码正常昼夜节律所需的要的TIM蛋白。他们的工作表明,当TIM结合PER时,两种蛋白质都进入细胞核,即TIM作为载体,运送PFR进入到了细胞核中,让其阻断了 “周期基因”在那里的特殊活动,从而封闭和抑制了反馈环(图3),使果蝇在白天产生与夜晚完全不同的生物学活性。

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由于三位获奖者的创新发现,昼夜节律生物学发展成为一个庞大而高度活跃的研究领域,对我们的健康和生命有着重大影响。


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