加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物科學(xué)系主任Steve Kay說：“我們知道糖尿病和肥胖癥小鼠常常伴有生物鐘紊亂。研究揭示生理節(jié)律與身體持續(xù)的糖生成可相互影響。近日我們發(fā)現(xiàn)了一種生物鐘蛋白cryptochrome可以一種特異的方式調(diào)控激素，影響肝臟的糖生成。

    “我們過去認(rèn)為在禁食或攝食過程中身體的新陳代謝主要是受胰腺分泌的激素調(diào)控。新研究顯示生物鐘可影響激素對(duì)新陳代謝的調(diào)控，”美國加州薩克生物研究學(xué)院克萊頓基金會(huì)肽生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教授Marc Montminy說：“研究揭示了生物鐘紊亂與糖尿病發(fā)病和胰島素耐受風(fēng)險(xiǎn)增高相關(guān)聯(lián)的機(jī)制?！?

    科學(xué)家們最初發(fā)現(xiàn)Cryptochrome是一種調(diào)控植物生物鐘的關(guān)鍵蛋白，后來又證實(shí)在果蠅和哺乳動(dòng)物中具有相同的功能。近日新研究揭示Cryptochrome還具有調(diào)控肝糖合成的作用。該研究由加州大學(xué)圣地亞哥分校諾華研究基金會(huì)基因組學(xué)研究所、孟菲斯大學(xué)、中科院上海分院的科學(xué)家和Salk研究小組共同協(xié)作完成。

    “這是一個(gè)令人難以置信的驚喜發(fā)現(xiàn)，沒有人曾預(yù)料到cryptochrome有新功能，”加州大學(xué)圣地亞哥分校Kay實(shí)驗(yàn)室的研究人員、論文的第一作者Eric Zhang說道：“一直以來科學(xué)家們都認(rèn)為cryptochrome是一種可調(diào)控生物節(jié)律的核蛋白。我們的研究證實(shí)cryptochrome在細(xì)胞核外同樣可發(fā)揮作用。”

    科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)cryptochrome 可調(diào)控哺乳動(dòng)物細(xì)胞的糖異生作用。糖異生是將非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)換成糖為人體大腦、器官及細(xì)胞功能提供能量的過程。當(dāng)我們處于清醒狀態(tài)或進(jìn)食的時(shí)候，充足的葡萄糖進(jìn)入血循環(huán)。當(dāng)我們處于睡眠狀態(tài)或禁食時(shí)，肝臟中的糖原轉(zhuǎn)化為葡萄糖維持身體的葡萄糖水平。

    Kay 說：“這就是我們的能量代謝與我們的晝間活動(dòng)保持一致的機(jī)制。Cryptochrome在能量代謝與日間活動(dòng)和攝食水平之間發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，Cryptochrome異常將引起生物鐘紊亂并導(dǎo)致糖尿病發(fā)生。假設(shè)事實(shí)確實(shí)如此，我們能否通過改善生物鐘來治療糖尿??？這或許是一條治療糖尿病的新途徑。”

    在新研究中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這種方法具有可行性。“我們的實(shí)驗(yàn)證實(shí)調(diào)節(jié)小鼠肝臟cryptochrome的水平確實(shí)對(duì)糖尿病動(dòng)物有益，”Kay說。

    此外研究人員還研究了環(huán)磷腺苷（cyclic AMP）信號(hào)分子與生物鐘的相互作用。Kay 說：“研究發(fā)現(xiàn)環(huán)磷腺苷信號(hào)與生理節(jié)律調(diào)控之間確實(shí)存在聯(lián)系，但是它們是如何聯(lián)系起來的呢？”

    Eric Zhang和他的同事通過一系列的實(shí)驗(yàn)證實(shí)環(huán)磷腺苷下游Creb蛋白在小鼠肝臟中有節(jié)律地升高降低。進(jìn)而科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)cryptochrome可調(diào)控肝臟Creb的生成。

    科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在禁食和胰島素耐受的小鼠中cryptochrome可通過調(diào)控環(huán)磷酸苷的生成影響肝臟中Creb的活性，進(jìn)而調(diào)控胰高血糖素影響肝臟的糖異生。通過這種方式將肝臟糖合成與我們每天的進(jìn)食、睡眠和禁食活動(dòng)聯(lián)系起來。

    科學(xué)家們認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)將推動(dòng)對(duì)cryptochrome核外功能的研究。

    “生物鐘也許能夠影響高血糖素之外的其他的激素，并對(duì)新陳代謝產(chǎn)生影響，”Kay說。

    研究發(fā)現(xiàn)輪班工作和慢性時(shí)差綜合癥引起的生物鐘紊亂與某些癌癥和糖尿病發(fā)病相關(guān)?？茖W(xué)家們計(jì)劃下一步在繼續(xù)開展對(duì)cryptochrome的研究的同時(shí)，進(jìn)而對(duì)能夠促進(jìn)或減少生物鐘蛋白活性的化合物開展篩查研究。