由昼夜节律控制的免疫系统杀手细胞

一项对哺乳动物免疫系统必不可少的细胞的详尽数据集的分析显示，我们对抗疾病的能力可能比以前认为的更多地依赖于日常昼夜节律周期。

故障在昼夜节律这一过程使我们的身体与昼夜周期保持一致，与糖尿病、癌症、老年痴呆症和许多其他疾病的关联越来越大。今天发表的一份调查报告基因组研究研究表明，巨噬细胞(我们体内寻找并消灭细菌等入侵者的细胞)的活动可能通过对代谢的昼夜节律控制来计时它们对病原体和应激反应的每日变化。

在这项研究中，Jennifer Hurley，伦斯勒理工学院生物科学的Richard Baruch医学博士职业发展助理教授和该研究的资深作者，和她的团队调查了巨噬细胞的RNA和蛋白质水平在两天内的变化。Hurley说:“我们已经证明巨噬细胞的行为有惊人数量的昼夜节律定时，但是这个时钟以意想不到的方式为巨噬细胞定时。”

昼夜节律系统由一组核心时钟蛋白组成，通过引起酶和激素水平的每日振荡来预测昼夜周期，并最终影响体温和免疫反应等生理参数。这种分子时钟通过自我调节周期来标记时间蛋白质生产和腐烂。时钟的“正”元素蛋白触发“负”元素蛋白的产生，而“负”元素蛋白又反过来阻止正元素蛋白的产生，直到负元素蛋白衰变，从而产生了一个每24小时发生一次的负反馈循环。

正元件蛋白质也调节波动在大量的基因产品，称为信使RNA或信使RNA。遗传指令从DNA转录到信使rna，然后被用作组装蛋白质的配方，蛋白质是细胞的功能组成部分。长期以来，人们一直认为，以后每一步的水平都可以从前一步预测出来。如果是这样的话，振荡的信使rna就会与细胞蛋白质的振荡水平相对应，因此，如果能跟踪信使rna，就能知道细胞内的生物钟控制着哪些蛋白质。

然而，这项调查表明，这种模式可能并不总是正确的。巨噬细胞数据集的分析显示，受生物钟控制的蛋白质和mrna之间存在严重的不匹配。这一数据与发表在电池系统赫利实验室在2018年的研究中发现，真菌和昼夜节律模型系统crassa中约40%的振荡蛋白没有相应的振荡mRNA。

“但巨噬细胞差异的规模非常惊讶我们，”Hurley说。“振荡的八十次蛋​​白质没有在巨噬细胞中有相关的mRNA。这意味着我们真的错过了时钟是如何定时的豁免。”

Hurley的团队与Annie Curtis的实验室合作，在爱尔兰皇家外科医生（RCSI），能够预测，然后证明时钟调节代谢时间在巨噬细胞中的时间关键免疫功能。为此，来自rcsi的研究人员跟踪了巨噬细胞的能量产生线粒体，显示了细胞器分开以产生能量和在休息阶段重新联合的节奏。然后，Hurley Lab能够表明关键免疫过程的时间受到线粒体分裂和融合引起的能量产量的变化来控制关键免疫过程的定时。

“我们的数据点在一个全新的水平上跟踪节奏的需要，”RCSI的高级讲师柯蒂斯说。“这也意味着，生物钟对我们身体的影响比我们想象的要大。”这种免疫系统的昼夜节律对人类健康、疾病治疗和疫苗功效都有影响。

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