你所不知道的蛋白質EZH1 如何協助身體維持生理時鐘同步

你知道嗎？有一種鮮為人知的蛋白質，正默默地幫助你的身體保持生理節律的同步。EZH1就是這個神奇的「幕後功臣」，它可是晝夜節律的關鍵調節因子呢。

EZH1在基因轉錄的穩定以及染色質的修飾方面發揮著重要作用，以此維持基因活動的時間節奏。一旦EZH1的功能受到幹擾，身體就可能出現代謝失衡，甚至引發疾病；而要是能恢復它的功能，正常的生理節律又能得以重現。

如果把基因比喻成能設定鬧鐘的裝置，那EZH1或許就是那個按響鬧鈴的角色。一項新研究揭示了這個常被忽視的蛋白質，是如何調節骨骼肌中基因的節律性表達，使其與身體24小時的內在週期保持一致。

由國王科技大學（KAUST）主導的研究團隊發現，EZH1在晝夜節律調控中扮演著雙重角色。一方面，它能穩定一種名為RNA聚合酶II的重要蛋白質，RNA聚合酶II可是基因轉錄的「分子引擎」；另一方面，EZH1還能重塑染色質，染色質可是DNA緊密包裝的形式哦，透過這樣的方式按時啟動或沉默基因。

多虧了EZH1這種令人驚訝的多功能性，它就像一位指揮大師，確保參與代謝、睡眠和其他重要生理過程的基因能按時「活躍」或「安靜」。然而，當EZH1的活性下降時，就像隨著年齡增長可能發生的那樣，基因活動的時間節律就可能出問題，繼而導致代謝失衡和疾病。

與同事瓦萊裡奧·奧蘭多共同領導這項研究的劉鵬表示，EZH1介導的節律性，在維持組織特異性基因程式的保真度和適應性方面，可能起到關鍵作用。

研究團隊成員包括成像專家羽淵聰史和幹細胞生物學家李默等人。他們透過研究小鼠的骨骼肌組織，以及在培養的小鼠肌肉細胞上進行實驗，有了這些重大發現。在長達24小時的週期內追蹤基因表達和蛋白質活性時，研究人員發現EZH1的水平與其他主要的晝夜節律基因同步振盪。正是這種節律模式，使得EZH1能調控數以千計與身體內部時鐘相關的其他基因。

研究人員發現，EZH1的一個關鍵作用是在轉錄過程中穩定RNA聚合酶II。轉錄可是個重要過程，它能把DNA編碼的指令轉化為RNA中間體，從而推動蛋白質的生成和細胞功能的執行。與此同時，EZH1會透過新增或去除化學標記來修飾染色質。這些表觀遺傳修飾能讓基因更容易或更難被轉錄。

奧蘭多指出，EZH1的這兩種功能共同作用，維持著基因表達的精確節律。他認為，這個意外的發現凸顯了持續探索表觀遺傳機制基本方面的重要性。

這項研究也揭示了EZH1功能異常的後果。研究人員在細胞中幹擾EZH1的功能時，發現大量基因的節律性表達失去了同步。

這種不同步可能會引發諸多問題，比如肌肉修復受損、代謝紊亂，以及對與年齡相關疾病的易感性增加。未來，或許可以透過研發新藥物，靶向EZH1及其相關途徑，來治療這些疾病。國王科技大學主導的研究團隊證明，恢復EZH1的功能，在很大程度上能使被破壞的節律得以恢復，也為這一想法提供了支援。

儘管取得了這些成果，但仍有許多問題待解，比如EZH1在肌肉組織以外是如何發揮功能的。全基因組分析顯示，幹擾EZH1會抑制超過1000個受晝夜節律調控基因的節律性轉錄。雖然其中一些基因與骨骼肌功能有關，但很多基因還參與更廣泛的代謝和細胞修復途徑。

隨著研究人員繼續深入探究EZH1的複雜性，最新的研究結果強調了一個重要的新觀點：這個此前鮮少被深入研究的蛋白質，能精準地協調基因的「時間管理」，確保我們的身體像時鐘一樣精準運轉。

參考文獻：PRC2-EZH1 contributes to circadian gene expression by orchestrating chromatin states and RNA polymerase II complex stability by Peng Liu, Seba Nadeef, Maged F Serag, Andreu Paytuví-Gallart, Maram Abadi, Francesco Della Valle, Santiago Radío, Xènia Roda, Dilmé CapóJaïr, Sabir Adroub, Nadine Hosny El Said, Bodor Fallatah, Mirko Celii, Gian Marco Messa, Mengge Wang, Mo Li, Paola Tognini, Lorena Aguilar-Arnal, Satoshi Habuchi, Selma Masri, Paolo Sassone-Corsi and Valerio Orlando, 20 October 2024, The EMBO Journal.DOI: 10.1038/s44318-024-00267-2