昼夜节律控制的免疫系统杀伤细胞

对哺乳动物免疫系统必不可少的细胞进行的详尽数据集分析表明，我们抵抗疾病的能力可能比以前设想的更加依赖每日的昼夜节律周期。在故障昼夜节律，能使我们的身体与昼/夜周期调整过程中，越来越多患有糖尿病，癌症，老年痴呆症和许多其他疾病有关。今天发表在《基因组研究》上的一项研究表明，巨噬细胞的活动(我们体内寻找并破坏细菌等入侵者的细胞)可能会通过昼夜节律的代谢控制其对病原体和压力的每日变化。

在这项研究中，Rensselaer理工学院生物科学职业发展助理教授Richard Baruch博士，该研究的资深作者Jennifer Hurley和她的团队研究了巨噬细胞中RNA和蛋白质的水平在两天内如何变化。赫利说：“我们已经证明了巨噬细胞行为的昼夜节律定时，但是时钟却以意想不到的方式对巨噬细胞进行定时。”

昼夜节律系统由一组核心时钟蛋白组成，这些蛋白通过引起酶和激素水平的每日振荡并最终影响生理参数(例如体温和免疫反应)来预测昼夜周期。这个分子钟通过蛋白质生产和衰变的自我调节循环来标记时间。时钟的“正”元素蛋白触发“负”元素蛋白的产生，继而阻止正元素蛋白的产生，直到负元素蛋白衰减，从而产生每24小时发生一次的负反馈周期。

阳性元素蛋白还调节大量基因产物(称为信使RNA或mRNA)的波动。遗传指令从DNA转录为mRNA，然后将其用作组装蛋白质(细胞的功能构件)的配方。长期以来，每个后续步骤的级别都可以从上一个级别进行预测。如果是这样的话，振荡的mRNA将与细胞蛋白的振荡水平相对应，因此，如果人们能够追踪mRNA，他们就会知道生物钟在细胞中控制着什么蛋白质。

但是，这项调查表明，这种范例可能并不总是正确的。对巨噬细胞数据集的分析表明，受昼夜节律控制的蛋白质和mRNA之间存在重大错配。该数据与Hurley实验室于2018年在《细胞系统》上发表的研究进行了平行研究，结果表明，真菌和昼夜节律模型系统Neurospora crassa中约40%的振荡蛋白没有相应的振荡mRNA。

赫利说：“但是巨噬细胞差异的大小确实使我​​们感到惊讶。” “ 80%的振荡蛋白在巨噬细胞中没有相关的振荡mRNA。这意味着我们确实错过了时钟如何定时免疫。”

赫尔利(Hurley)的团队与爱尔兰皇家外科医学院(RCSI)的安妮·柯蒂斯(Annie Curtis)的实验室合作，能够预测然后证明时钟调节新陈代谢来调节巨噬细胞的关键免疫功能。为此，来自RCSI的研究人员追踪了巨噬细胞产生能量的线粒体，显示了细胞器分裂以产生能量并在静止阶段重新结合的节奏。然后，Hurley实验室证明了关键免疫过程的时机是由线粒体分裂和融合导致的能量产生变化控制的。

RCSI高级讲师Curtis说：“我们的数据表明需要在一个全新的水平上跟踪节奏。” “这也意味着我们的生物钟对我们身体的计时比我们想象的要多。” 免疫系统的这种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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