Nature突破性發現：大腦的內部時鐘受到一種以前未被認識到的方式的影響

原標題：Nature突破性發現：大腦的內部時鐘受到一種以前未被認識到的方式的影響
文章來源：人工智能學家
內容字數：10017字

晝夜節律紊亂與神經遞質：一項突破性研究

西奈山伊坎醫學院、斯隆凱特琳癌癥中心和清華大學等機構的研究人員合作，在理解晝夜節律紊亂與神經遞質之間的關系方面取得了突破性進展。這項發表在《自然》雜志上的研究，揭示了一種全新的機制，解釋了單胺類神經遞質（如血清素、多巴胺和組胺）如何直接影響大腦的晝夜節律，并最終可能為治療相關疾病提供新的靶點。

單胺類神經遞質的全新作用機制

組蛋白修飾：
研究發現，單胺類神經遞質不僅作為神經遞質傳遞信號，還能直接與組蛋白（DNA包裝蛋白）結合，從而改變DNA結構，影響基因表達。這是一種此前未知的機制，它直接連接了神經遞質信號傳導與晝夜節律基因表達。
轉谷氨酰胺酶2 (TG2) 的作用：
研究人員確定了轉谷氨酰胺酶2 (TG2) 酶在這一過程中起到的關鍵作用。TG2不僅能將單胺類神經遞質添加到組蛋白H3上，還能擦除和交換不同的單胺類神經遞質，從而動態調節基因表達。
組胺化的發現：
研究發現組胺化（TG2與組胺反應）是組蛋白的一種新的修飾方式，并與H3-5-羥色胺化共同調節小鼠大腦的晝夜節律和晝夜行為。這表明，睡眠/覺醒周期的調控可能存在一種神經傳遞的新機制。

這項研究顛覆了我們對大腦內部時鐘的理解，表明單胺類神經遞質可以通過直接修飾組蛋白，以一種動態的方式調節基因表達程序。這種機制的發現為解釋晝夜節律紊亂在多種疾病（如失眠、抑郁、雙相情感障礙和神經退行性疾病）中的作用提供了新的視角。

研究意義及未來展望

這項研究成果意義重大，它不僅闡明了晝夜節律與神經遞質之間復雜的相互作用，也為開發治療晝夜節律相關疾病的靶向療法提供了新的方向。通過進一步研究TG2的調控機制，研究人員希望能夠深入了解單胺能失調疾病（如抑郁癥、精神癥和帕金森病）的發病機制，并最終開發出更有效的治療策略。這項基礎研究的突破，有望轉化為更先進的人類研究，最終造福患者。

研究人員未來將繼續探索TG2依賴性組蛋白單胺化的調控機制，以及組胺化在其他生物過程和疾病狀態（包括免疫系統調節和癌癥）中的作用，為開發更有效的治療方法奠定堅實的基礎。