Nature突破性发现：大脑的内部时钟受到一种以前未被认识到的方式的影响

原标题：Nature突破性发现：大脑的内部时钟受到一种以前未被认识到的方式的影响
文章来源：人工智能学家
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昼夜节律紊乱与神经递质：一项突破性研究

西奈山伊坎医学院、斯隆凯特琳癌症中心和清华大学等机构的研究人员合作，在理解昼夜节律紊乱与神经递质之间的关系方面取得了突破性进展。这项发表在《自然》杂志上的研究，揭示了一种全新的机制，解释了单胺类神经递质（如血清素、多巴胺和组胺）如何直接影响大脑的昼夜节律，并最终可能为治疗相关疾病提供新的靶点。

单胺类神经递质的全新作用机制

1. 组蛋白修饰：

   研究发现，单胺类神经递质不仅作为神经递质传递信号，还能直接与组蛋白（DNA包装蛋白）结合，从而改变DNA结构，影响基因表达。这是一种此前未知的机制，它直接连接了神经递质信号传导与昼夜节律基因表达。

2. 转谷氨酰胺酶2 (TG2) 的作用：

   研究人员确定了转谷氨酰胺酶2 (TG2) 酶在这一过程中起到的关键作用。TG2不仅能将单胺类神经递质添加到组蛋白H3上，还能擦除和交换不同的单胺类神经递质，从而动态调节基因表达。

3. 组胺化的发现：

   研究发现组胺化（TG2与组胺反应）是组蛋白的一种新的修饰方式，并与H3-5-羟色胺化共同调节小鼠大脑的昼夜节律和昼夜行为。这表明，睡眠/觉醒周期的调控可能存在一种神经传递的新机制。

这项研究颠覆了我们对大脑内部时钟的理解，表明单胺类神经递质可以通过直接修饰组蛋白，以一种动态的方式调节基因表达程序。这种机制的发现为解释昼夜节律紊乱在多种疾病（如失眠、抑郁、双相情感障碍和神经退行性疾病）中的作用提供了新的视角。

研究意义及未来展望

这项研究成果意义重大，它不仅阐明了昼夜节律与神经递质之间复杂的相互作用，也为开发治疗昼夜节律相关疾病的靶向疗法提供了新的方向。通过进一步研究TG2的调控机制，研究人员希望能够深入了解单胺能失调疾病（如抑郁症、精神症和帕金森病）的发病机制，并最终开发出更有效的治疗策略。 这项基础研究的突破，有望转化为更先进的人类研究，最终造福患者。

研究人员未来将继续探索TG2依赖性组蛋白单胺化的调控机制，以及组胺化在其他生物过程和疾病状态（包括免疫系统调节和癌症）中的作用，为开发更有效的治疗方法奠定坚实的基础。

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