生物钟是如何在时间和空间上调控肝脏基因的

生物学上没有什么是一成不变的。生物过程随时间波动，如果我们要对细胞、组织、器官等进行准确的描述，我们必须考虑它们的时间模式。事实上，这一努力催生了一个被称为“时间生物学”的研究领域。

的肝是一个最好的例子。我们吃的和喝的所有东西最终都会在那里被处理，以将营养物质从废物中分离出来，并调节身体的代谢平衡。事实上，肝脏作为一个整体是广泛的时间调节的，这种模式是由所谓的生物钟我们身体内部的节拍器，以及生物化学信号和进食节律。

但实际上，肝脏被分成称为小叶的重复单元，在这些单元中，不同的区域执行不同的功能。这种复杂的空间组织被称为“肝脏分带”。例如，在消化过程中，糖的分解优先发生在小叶的一侧，也就是所谓的中央区域，而当我们休息时，从脂肪等储存中产生葡萄糖，则发生在肝脏的另一侧，也就是门静脉一侧。

到目前为止，对肝带的研究只是静态的，观察每个带独立于时间的作用，反之亦然。考虑到肝脏在哺乳动物生理中的中心作用，这两种研究方法必须共同努力来理解肝脏的时间和空间程序是如何相互作用的。

在第一次的一项研究中,科学家EPFL魏茨曼科学研究所的,由教授Felix Naef EPFL学院生命科学和她Itzkovitz魏茨曼,能够监测肝小叶内基因表达的空间变化与生物钟的关系。研究这种联系是Naef研究的重点，此前Naef已经发现生物钟和肝脏蛋白质、我们的细胞周期，甚至染色质的三维结构(细胞核中紧密包装的DNA)之间的联系。

通过利用分析每个细胞肝脏组织的能力，研究人员在24小时内的几个时间点研究了肝细胞中的大约5000个基因。然后，他们用一种模型对他们发现的时空模式进行了统计分类，该模型可以捕捉到信使RNA (mRNA)水平的空间和时间变化，信使RNA是基因表达的标记。

研究显示，肝脏的许多基因似乎都是有分区和有节奏的，这意味着它们受到它们在肝脏中的位置和一天中的时间的调节。这些双重调节的基因大多与肝脏的关键功能有关，如脂质、碳水化合物和氨基酸的代谢，但也包括一些从未与代谢有关的基因，如。基因与伴侣蛋白有关，伴侣蛋白帮助其他生物分子改变其三维结构，甚至组装和分解。

“这项工作揭示了肝脏丰富的时空基因表达动力学，并显示了肝功能在空间和时间上的分区是哺乳动物肝脏代谢活动的标志，”Felix Naef说。

这项研究发表在自然的新陈代谢。

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