卡西莫多揭示了我们体内时钟滴答作响的秘密

果蝇果蝇得名于拉丁语，意为“爱露”，因为它们在黎明和黄昏时更活跃。这种强烈的昼夜节律感(24小时周期)是由包括人类在内的所有动物大脑中滴答作响的时钟产生的。

苍蝇的生物钟由大约100个神经元组成，它的大脑有10万个神经元，可以装在一个针尖上。每个时钟神经元内部都有一个“分子钟"这包括生物钟基因它们每天晚上都会互相开关。

写日记PNAS今天，由布里斯托尔大学的埃德加·布尔博士和詹姆斯·霍奇博士领导的一组研究人员与伦敦大学学院的拉尔夫·斯坦努斯基教授的团队合作，解释了他们如何识别出三种在时钟神经元表面共同作用的新蛋白质，使时钟对光有反应。

为了对生物体有用，生物钟需要与自然环境的光和温度周期同步(或重置)，就像你需要重置你的生物钟一样闹钟或者当你改变时区时注意观察，”布里斯托尔生理学、药理学和神经科学学院的霍奇博士说。

这一发现可能最终会对识别针对睡眠障碍和时差反应的新型膜药物靶点产生影响，同时进一步促进对生物钟与健康、衰老和神经退行性疾病之间关系的科学理解。

这项研究建立在Stanewsky教授早期关于卡西莫多基因的发现的基础上，该基因的一些突变版本导致了卡西莫多基因果蝇驼背。

用红色荧光蛋白照亮时钟神经元并记录电活动在大脑中，作者发现Quasimodo调节了果蝇时钟神经元的光反应，从而控制了昼夜节律。

研究人员在一天的不同时间对果蝇生物钟神经元进行了记录，结果显示，它们在白天比晚上更容易兴奋。研究人员利用果蝇遗传学改变时钟神经元中Quasimodo的数量，发现增加Quasimodo会导致时钟神经元在夜间不那么活跃，而减少Quasimodo会产生相反的效果。

卡西莫多蛋白定位于细胞表面，电活动在膜上通过称为离子通道的小孔产生。因此，人们的注意力转向了已知在时钟神经元中活跃的离子通道，这些离子通道可能与卡西莫多相互作用，形成“膜时钟”，从而控制电活动的昼夜差异。

膜时钟的第一个组成部分是一个名为Shaw (dKv3.1)的钾通道，Hodge博士和Stanewsky教授之前已经证明它对昼夜节律很重要。第二个成分是离子转运蛋白NKCC，它在哺乳动物大脑时钟的日/活动变化中也起着重要作用。这项最新的研究表明，Quasimodo与Shaw和NKCC相互作用，形成一个膜时钟，控制脑电活动的日常变化时钟神经元这使得时钟能够对光做出反应。