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2017年10月03日

發現控制周期基因機制
分析晝夜作息規律
美3學者破解生理時鐘黑盒

【諾貝爾醫學獎】
作息有時是健康之道。美國三名科學家發現控制生理時鐘(circadian rhythm)分子機制,解釋晝夜作息規律背後的運作,令外界關注睡眠時間和燈光環境等影響,榮獲本年諾貝爾醫學獎。

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瑞典卡羅琳醫學院昨宣佈,三名得主為霍爾(Jeffrey Hall)、羅斯巴什(Michael Rosbash)和揚格(Michael Young),三人將平分900萬瑞典克朗(861萬港元)獎金。三人是2013年邵逸夫生命科學與醫學獎得主,曾在中文大學演講。諾貝爾獎評審在聲明中指,地球上所有生物都適應地球自轉,花朵晝開夜合,人類在夜間出現睡意,科學家早在18世紀就發現,除了日照因素,生物體內是有生理時鐘,主宰睡眠和飲食模式,以至荷爾蒙和體溫變化的節奏,但一直未知這個內建的時鐘是如何運作。
直到1970年代,科學家發現果蠅控制生物時鐘的基因,稱之為周期基因(period gene)。同屬布蘭戴斯大學的霍爾和羅斯巴什,與洛克菲勒大學的揚格,1984年分別成功隔離出周期基因,霍爾和羅斯巴什發現由周期基因轉錄產生的PER蛋白會在夜間累積,在日間解降,形成24小時周期。
兩人提出這種周期性機制之所以形成,是因為PER蛋白有機制阻斷周期基因激活,令PER蛋白數目累積到一定水平後回落,周期基因之後重新激活,周而復始。揚格1994年為此提供重要拼圖,發現另一條生物時鐘基因轉錄產生的TIM蛋白,跟PER蛋白結合後可走回細胞核,阻斷周期基因激活。三人在這框架下發現更多與生理時鐘有關的基因、蛋白機制,如光線如何令生理時鐘同步。

助研不配合生理時鐘影響

英國醫學研究委員會科學家黑斯廷斯(Michael Hastings)表示:「過去生理時鐘被視為黑盒,我們不知它是如何運作。他們找出令時鐘運作的基因,當找到基因,這研究範疇就可隨心所欲發展。」
評審指出,生理時鐘對健康影響深遠,當外在環境和內在生理時鐘不同步,如短時內穿越多個時區產生的「時差反應」,適應前會令人渾身不妥。其他研究指出當作息節奏長期跟生理時鐘不配合,是會增加患癌症、神經性退化疾病、新陳代謝失調和炎症等疾病的風險。
評審之一赫格(Christer Hoog)表示:「我們對於不跟從自己時鐘的影響,知得越來越多。如果你一直不跟自己的鐘,會有甚麼後果?醫學研究正跟進這方面。」
美聯社/法新社/路透社/諾貝爾獎官網

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霍爾Jeffrey Hall

專攻遺傳學研黑腹果蠅

72歲的霍爾是美國頂尖的遺傳生物學家,大學時原本打算學醫,但經過遺傳學家艾夫斯(Philip Ives)啟蒙後,對生物學出現濃厚的興趣,於是進入研究院專攻遺傳學,他畢生致力研究黑腹果蠅的生理結構和行為。
1984年,霍爾同羅斯巴什(Michael Rosbash)破解了果蠅的基因內藏調節日夜規律的生物鐘,聲名大噪。過去,科學界對生物在日夜行為變化的研究,主要圍繞着器官和組織方向進行,霍爾的研究成果既拓闊了科學家的視野,亦把遺傳學地位提升到新的台階。他昨日得知獲獎後,最初還以為是惡作劇,「感覺難以置信」。
《蘋果》記者

羅斯巴什Michael Rosbash

自謙「站在巨人肩上」

73歲的羅斯巴什昨凌晨5時被道賀電話吵醒,他說:「固網電話在1小時內響不停,原因通常是有死訊,我至今仍有點不知所措。」
對於得獎感受,羅斯巴什更稱要感謝他的研究對象:果蠅。不過,羅補充說:「我不過是站在巨人的肩膊上,這個獎項對我實在是受之有愧。」謙虛的羅斯巴什是美國出名的生物化學專家,幼年喪父,寒窗苦讀才取得今日的成就。他在布蘭迪斯大學做研究時認識霍爾,二人因興趣、運動嗜好和政治立場相近而成為好朋友,但羅斯巴什謙稱跟霍爾合作之所以取得成功,全賴揚格早期對果蠅基因的獨立研究奠下良好基礎。
《蘋果》記者

揚格 Michael Young

科研成果供競爭對手

68歲的揚格是美國國家科學院院、著名遺傳學家、洛克菲勒大學副校長,他自幼熱愛科學,大學師承遺傳學專家賈德(Burke Judd)。
在上世紀80年代初,為了觀察基因對果蠅日夜飛行的影響,他和助手在實驗室,4日4夜輪流注視果蠅行為,那時電腦和錄影還未普及,他便用紅筆在圖紙上畫紅線記錄,對科研的熱誠毋庸置疑。據霍爾回憶,他跟羅斯巴什的研究小組跟揚格的研究小組,在90年代處於既競爭又合作關係,但霍爾團隊要借用揚格發現的生物鐘基因蛋白抗體時,揚格二話不說就送去,用行動去表明科學家獨佔科研材料、為競爭保密的愚昧時代已過去。
《蘋果》記者

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