促進獎投稿｜生物鐘起源之謎揭開, 真核生物共享“分子計時器”

閱讀：60 發布時間：2025-11-13

親愛的 MCE 科研伙伴：承蒙數十萬科學家信賴，MCE 文獻引用數量已突破 66,000 篇！本期為您帶來發表于 Nature 的重磅研究核心解讀：MCE 客戶團隊 (來自北京生命科學研究所/清華大學生物科學交叉研究院) 在探索真核生物晝夜節律分子機制時，用 MCE 的 RUVBL1/2 復合體抑制劑 CB-6644 (HY-114429) 作關鍵工具，揭示了 RUVBL2 作為保守生物鐘核心組分的新機制。若您在實驗中用過 MCE 產品且有使用心得或經驗，歡迎文末掃碼聯系我們分享。科研路上，MCE 與您同行！

Section.01

客戶投稿

【基本信息】

1.論文標題

? 英文標題：The P-loop NTPase RUVBL2 is a conserved clock component across eukaryotes

? 中文標題：p 環 NTPase RUVBL2 是真核生物中保守的時鐘成分

2.第一作者：徐占聰、劉艷琴、廖媚妹（通訊作者：張二荃）

3.第一作者單位：北京生命科學研究所/清華大學生物醫學交叉研究院

4.發表時間：2025 年 3 月 26 日

5.新影響因子 (IF)：48.5

6.文獻引用 MCE 產品：CB-6644 (HY-114429), 一種選擇性的 RUVBL1/2 復合體抑制劑，在本研究中用于抑制 RUVBL1/2 的 ATP 酶活性。

研究背景

晝夜節律是地球生命適應晝夜交替的重要節律機制，廣泛存在于各類生物體中。它不僅幫助生物預判并響應外界環境變化，還在維持生理穩態與人體健康中發揮著關鍵作用。一旦晝夜節律發生紊亂，就可能引發睡眠障礙、肥胖、免疫力下降等問題，甚至增加癌癥和精神類疾病的風險。然而，關于生物鐘的分子機制至今仍有許多未解之處。

研究方法

本研究旨在探究真核生物晝夜節律的核心調控機制。盡管不同真核生物的生物鐘均采用轉錄-翻譯反饋環路 (TTFL) 這一保守架構，但其分子組分卻缺乏同源性。作者團隊發現，慢速 ATP 酶 RUVBL2 (此前已知其通過參與哺乳動物生物鐘超復合物來影響節律相位和振幅) 能夠通過其極其緩慢的 ATP 水解活性調控晝夜節律周期，這一特性與藍藻中已充分研究的 KaiC 時鐘蛋白類似。

作者團隊通過篩選 RUVBL2 變異體，鑒定出可導致節律失常、周期縮短或延長的突變體，并利用腺相關病毒將突變體遞送至小鼠視交叉上核，觀察其對運動節律的影響，采用酶活測定分析其 ATP 水解速率；同時應用了選擇性的 RUVBL1/2 復合體抑制劑 CB-6644 (HY-114429) 對各模式物種給藥處理，記錄相應的生物鐘周期表型。

實驗結果

結果顯示，野生型 RUVBL2 每日僅水解約 13 個 ATP 分子，速率極低；且其在人類、果蠅和真菌粗糙脈孢菌中均與核心時鐘蛋白發生物理相互作用，突變后在不同物種中均導致一致的節律表型。

通過用 MCE 提供的 CB-6644 (HY-114429) 處理細胞、果蠅、粗糙脈孢菌、擬南芥，結果表明 CB-6644 抑制了 RUVBLs 的水解活性，從而導致了各個物種晝夜節律周期的延長。

作者得出結論：RUVBL2 是真核生物鐘的共同核心組分，而緩慢的 ATP 酶活性 (最初發現于藍藻) 是真核生物鐘的共有特征。

圖 1. 用化合物抑制 RUVBL2 的 ATP 酶活性延長了多個物種的晝夜周期^[1]。

A. CB-6644 的結構。B. CB-6644 對人 RUVBL1/2 atp 酶活性的抑制作用。C. bmal1 - luc U2OS 細胞的歸一化發光節律在 CB-6644 (3 μM) 存在下，周期延長 2 h, n = 3 個生物獨立細胞。D. 左圖：黑腹果蠅周期長度變化的統計分析。右圖：為使用 CB-6644 或對照處理的黑腹果蠅的雙標繪平均動態圖。n = 24 (DMSO), 22 (10 μM), 21 (25 μM), 23 （50 μM）生物獨立文件。E. 左圖：CB-6644 治療粗神經孢子蟲的周期長度統計分析。右圖：CB-6644 處理后粗神經孢子蟲的歸一化發光節律。N = 4 種生物獨立真菌。F. 左圖：CB-6644 處理擬南芥周期長度的統計分析。右圖：CB-6644、蟲草素和腺苷處理后擬南芥的標準化發光節律。n = 3 (100 μM), 4 (DMSO/10/50 μM) 生物獨立植物。采用 ClockLab 分析軟件對黑腹果蠅的運動活動進行分析。采用 LumiCycle 分析法對粗神經孢子蟲的周期參數進行分析。利用 MetaCycle 對擬南芥的周期參數進行分析。采用 ?ídák 多重比較檢驗進行單因素方差分析 (D, E, F)。所有柱狀圖均顯示平均值 ±s.e.m。

Section.02

研究結論與創新價值

一、主要發現

1. RUVBL2 變異體可直接調控生物鐘周期

篩選出的 RUVBL2 突變體能夠導致生物節律的失常、周期縮短或延長，這直接證明了 RUVBL2 的功能是生物鐘正常運行所必需的，其活性高低直接決定了周期的長短。

2. RUVBL2 的 ATP 酶活性是其功能核心

通過酶活測定發現，不同突變體對 ATP 水解速率的影響 (增強或減弱) 與它們在體內所導致的表型 (周期縮短或延長) 直接相關。

3. RUVBL1/2 復合物抑制劑 CB-6644 能重現遺傳表型

使用選擇性抑制劑 CB-6644 在不同模式物種中均能引起生物鐘周期的改變，這從藥理學角度獨立驗證了結論，證明了通過調控該復合物活性即可調控生物節律。

二、研究創新點

1.首-次將 RUVBL1/2 的 ATP 依賴的性質與生物鐘調控直接聯系起來，跳出了傳統的核心時鐘蛋白的范疇，開辟了一個新的研究方向。

2.結合了基因突變 (精確功能位點研究）、病毒介導的體內基因操作 (定位、功能獲得/缺失) 和小分子抑制劑 (快速、可逆的藥理學干預) 三種策略，使得結論非常堅實、可靠。

3.首-次提出 RUVBL1/2 復合物的 ATP 酶活性是一個潛在的、可用于調控生物鐘的藥物靶點。

三、研究亮點總結

本研究的核心發現是 RUVBL1/2 復合物的 ATP 酶活性像一個“調速開關"，直接控制生物鐘的快慢。通過創新的方法 (篩選突變體、使用病毒遞送和特異性抑制劑) 證明，調控這個酶的活性可以有效縮短或延長生物節律周期。這不僅為理解生物鐘如何與細胞能量代謝耦合提供了全新理論視角，更重要的是發現了一個極-具潛力的藥物新靶點，為開發治療睡眠障礙、時差綜合癥等節律相關疾病的全新療法奠定了堅實基礎。

大咖實驗錦囊Tips