昼夜的区别:生物钟可以保护老化的眼睛
虽然明亮的光线帮助我们看得更好，但我们的眼睛需要黑暗来获得更好的视力。光线每天都会破坏我们眼睛的敏感器官，而在漆黑的夜晚，关键部件得以重建。这一过程是由我们的昼夜节律时钟运行的，研究人员发现，如果生物钟被打乱，随着年龄的增长，我们的眼睛可能会面临更大的视网膜退化风险。
普渡大学农业学院生物化学副教授维克·威克(Vikki Weake)领导了这项研究，他说:“想象一下，如果我们可以减缓或防止视网膜退化导致的视力丧失。”“要做到这一点，我们需要了解驱动年龄相关变化的分子机制，以及影响它们的外部和内部因素。在这项研究中，我们发现生物钟在视网膜与年龄相关的变化中起着惊人的重要作用。这种生物钟可能对老年人预防视网膜退化和保持眼睛健康至关重要。”
该团队研究了果蝇的眼睛，一种常见的人眼模型。然而，该研究在使用衰老过程中的多个时间点、聚焦光感受器神经元和新的数据分析方法方面并不多见。研究结果在《。》杂志的一篇论文中有详细描述公共科学图书馆遗传学．
“在我们早期的研究中，只是专注于基因表达我们错过了故事的一部分，”威克说。“通过观察在衰老过程中改变对底层DNA访问的染色质变化，我们能够识别出一些转录因子这驱动了衰老眼睛中的基因表达变化。”
韦克感谢博士生胡安·朱帕·乔雷吉-洛扎诺提出的生物信息学技术的想法和应用。
“我遇到了一种强大的生物信息学技术，它可以识别转录因子活性的变化，帮助我们理解基因调控Jauregui-Lozano说。“结果显示，在昼夜节律中起作用的转录因子Clock和cycle，随着年龄的增长表现出渐进式的活性变化。这与我们对眼睛生物学的了解相吻合，这种不偏不倚的方法使我们将时钟和周期确定为有趣的研究目标。”
这项技术被称为diffTF，它观察不同条件下染色质中DNA可及性的变化。它产生了一组潜在的候选基因进行研究，而不是一个研究团队从心中的目标基因开始。
“时钟和周期是众所周知的昼夜节律的调节大师，但我们看到它们也调节几乎所有的基因与视网膜感光有关，”Jauregui-Lozano说。“当‘Clock:Cycle’复合物被破坏时，苍蝇容易发生光依赖性视网膜退化，以及不依赖光的氧化应激增加。在人类中，昼夜节律的破坏与几种与年龄有关的眼病的发生有关。这是另一块拼图。”
威克说，调节这些蛋白质的生成时间对于保护光感神经元和保持视力非常重要。
她说:“参与感知光线的蛋白质很脆弱，在白天暴露在光线下时会降解。”“如果生物钟关闭了，这些蛋白质没有在正确的时间合成，那就有问题了。”
该研究发现，果蝇光感受器中近20%的活性基因都受控于这种复杂的基因表达。研究还发现，该复合物负责维持光感受器染色质可及性的整体水平，这是基因转录的关键步骤。
合著者哈娜·霍尔(Hana Hall)是普渡大学生物化学的研究助理教授，她在威克的实验室做研究时，进行了明暗实验，以观察对基因转录的影响。
与人体的大多数细胞不同，神经元不会分裂和复制。霍尔说，神经元的死亡会导致退行性疾病。正因为如此，参与修复和调节它们的细胞过程尤为重要。蛋白质实现了这一点，而基因控制着产生哪些蛋白质。
霍尔说:“衰老是神经退行性疾病的主要危险因素。”“如果我们能够理解在我们晚年事情如何偏离轨道或变得失调的机制，我们可能能够预防或减缓这些疾病的发展。视力下降会影响一个人的寿命、独立性和生活质量。即使是将发病时间推迟5年也会产生巨大的影响。我们有想法，我们将寻求答案。”
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