PLoS期刊：用于昼夜节律的数学模型

佚名

    生物谷：据www.physorg.com网站2007年8月27日报道，可控制睡眠和清醒模式的生物内时钟（生物钟）常常给科学家造成困扰，因为它会出现神秘的时间延误现象。我们通常也将生物钟称之为昼夜节律时钟。调节昼夜节律时钟的分子间相互作用发生的时间只能以毫秒计，然而，人体生物钟大约每24小时就会重置一次。那么，是什么将生物钟的表达延伸至如此相对长的时间里呢？

    受益于最近公布的新型数学模型，科内尔大学的研究人员给出了答案。科内尔大学生物分子工程师开尔文·李与西班牙加泰罗尼亚理工大学的研究生罗伯特·S·库克仁斯基、凯文·C·洪以及约迪·加尔西亚·奥亚夫共同开展此项研究。发表于在8月网上出版的《科学公共图书馆（PLOS）计算生物学》杂志上的研究文章指出，基于一个研究果蝇睡眠/清醒周期的数学模型，他们推测公认的昼夜节律周期模型可能缺少一项关键联接。

    李工程师称：“我们并没有发现任何新的蛋白质或基因。我们拿出全部现有的知识，我们试图将它组织起来。”使用最初由洪研究员自毕业以来创造的数学模型，该研究小组开始着手“绘制”蛋白质的分子交互作用，即所谓的“周期”蛋白质和“永恒”蛋白质的分子交互作用。众所周知，它们与昼夜节律时钟息息相关。

    该研究小组推测，为了使周期延长至24小时，还应该有另外一种不为人所知的蛋白质需要被写入“周期”和“永恒”蛋白质间的循环，即一种被库克仁斯基称之为焦点-耦合媒介的分子。

   李工程师称，许多科学家对研究昼夜节律时钟有着浓厚的兴趣，他们并不只是将这种概念作为飞行时差反应来理解，飞行时差反应是由越过时区而导致的疲劳现象。理解人体的生物周期可能有助于更好地把握进行投送化学疗法的时间，即找到人体最易于接受事物的时间。（雅龙）

    原文链接：http://www.physorg.com/news107453473.html

原始出处:

PLoS Comput Biol

Received: August 16, 2006; Accepted: June 18, 2007; Published: August 3, 2007

PERIOD–TIMELESS Interval Timer May Require an Additional Feedback Loop

Robert S. Kuczenski¹, Kevin C. Hong², Jordi García-Ojalvo¹, Kelvin H. Lee¹^*

1 School of Chemical and Biomolecular Engineering, Cornell University, Ithaca, New York, United States of America, 2 Departament de Física i Enginyeria Nuclear, Universitat Politècnica de Catalunya, Terrassa, Spain

In this study we present a detailed, mechanism-based mathematical framework of Drosophila circadian rhythms. This framework facilitates a more systematic approach to understanding circadian rhythms using a comprehensive representation of the network underlying this phenomenon. The possible mechanisms underlying the cytoplasmic “interval timer” created by PERIOD–TIMELESS association are investigated, suggesting a novel positive feedback regulatory structure. Incorporation of this additional feedback into a full circadian model produced results that are consistent with previous experimental observations of wild-type protein profiles and numerous mutant phenotypes.