食物-能量-细胞之间的联系被揭示
我们身体的活动水平随着体内节律的变化而起伏，这种24小时的周期控制着基本的生理功能，从睡眠和饮食模式到细胞所能获得的能量。大脑中的主时钟是由光线设定的，而外围器官中的起搏器是由食物的供应来设定的。潜在的分子机制尚不清楚。
现在，索尔克生物研究所的研究人员揭示了长期以来缺失的联系:一个代谢总开关，当打开它时，营养物质可以直接改变外围时钟的节奏。
由于人体的昼夜节律和新陈代谢密切相关，当它们不同步时，患代谢性疾病的风险就会激增。霍华德·休斯医学调查员罗纳德·m·埃文斯博士是索尔克研究所基因表达实验室的教授，他说:“轮班工人面临着100%的肥胖风险及其后果，如高血压、胰岛素抵抗和心脏病发作的风险增加。”
研究人员的研究结果发表在2009年10月16日的《美国医学杂志》上科学这项研究可能会产生深远的影响，从更好地理解营养和基因表达之间的联系，到创造治疗肥胖、糖尿病和其他相关疾病的新方法。“据估计，我们多达15%的基因活动是在生物钟的直接控制下，”埃文斯说。“我们的工作提供了一种概念性的方法，将营养和能量调节与基因组联系起来。”
时钟本身通过昼夜节律的起落来计时基因表达在大约24小时的时间表中，它预测环境的变化，并使身体的许多生理功能适应一天中的适当时间。最明显的一个是睡眠-觉醒节奏，它与昼夜循环紧密相连。但身体活动和新陈代谢也是如此。
埃文斯说:“早上起床后，我们就‘开斋’。”虽然打开冰箱不需要太多的体力活动，但野生动物的情况却大不相同。“如果你是食肉动物，你就会跑去捕食。如果你是猎物，你会逃跑。”
但是，肝脏和肌肉等外周组织中的起搏器是如何知道是时候赶紧补充能量储存的，这仍然是一个悬而未决的问题。当博士后研究员和第一作者Katja Lamia博士开始探索新陈代谢和昼夜周期之间的关系时，她在CRY1(隐花色素1的简称)中发现了一个高度保守的磷酸化位点。隐色素最初是作为植物的蓝光感受器进化而来的，虽然不再对光敏感，但现在是脊椎动物生物钟的一个组成部分。
磷酸化位点对AMPK来说是特定的，它通过感知细胞有多少能量，就像一个气体压力表。当细胞有足够的能量时，AMPK保持不活跃，细胞进行正常的过程。她的实验表明，如果一个细胞处于空状态，AMPK就会被打开，并将一个磷酸分子附着在CRY1上，从而开始破坏CRY1。因此，昼夜节律加快，生物钟被重置。
Lamia解释说:“插入AMPK磷酸化位点将光传感器转变为能量传感器，现在可以让营养物质为生物钟提供代谢输入。”“将一种新型传感器插入现有的信号通路，是解决相当复杂问题的一种非常优雅的解决方案。”
小鼠体内AMPK的基因失活阻断了这些作用，稳定了CRY1，严重扰乱了外围时钟。相比之下，用AICAR(一种直接激活AMPK的合成药物)治疗小鼠，可以重置培养细胞和动物体内的时钟，证实隐色素作为能量传感器，允许昼夜节律钟。
