促进奖投稿 ｜ 再发 Nature! 生物钟起源之谜揭开, 真核生物共享“分子计时器” ｜ MCE

亲爱的 MCE 科研伙伴：承蒙数十万科学家信赖，MCE 文献引用数量已突破 66,000 篇！本期为您带来发表于 Nature 的重磅研究核心解读：MCE 客户团队 (来自北京生命科学研究所/清华大学生物科学交叉研究院) 在探索真核生物昼夜节律分子机制时，用 MCE 的 RUVBL1/2 复合体抑制剂CB-6644（HY-114429）作关键工具，揭示了 RUVBL2 作为保守生物钟核心组分的新机制。若您在实验中用过 MCE 产品且有使用心得或经验，欢迎文末扫码联系我们分享。科研路上，MCE 与您同行！

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客户投稿

【基本信息】

1.论文标题

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

? 中文标题：p 环 NTPase RUVBL2 是真核生物中保守的时钟成分

2.第一作者：徐占聪、刘艳琴、廖媚妹（通讯作者：张二荃）

3.第一作者单位：北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院

4.发表时间：2025 年 3 月 26 日

5.最新影响因子 (IF)：48.5 

6.文献引用 MCE 产品：​CB-6644 (HY-114429)​, 一种选择性的 RUVBL1/2 复合体抑制剂，在本研究中用于抑制 RUVBL1/2 的 ATP 酶活性。

研究背景

昼夜节律是地球生命适应昼夜交替的重要节律机制，广泛存在于各类生物体中。它不仅帮助生物预判并响应外界环境变化，还在维持生理稳态与人体健康中发挥着关键作用。一旦昼夜节律发生紊乱，就可能引发睡眠障碍、肥胖、免疫力下降等问题，甚至增加癌症和精神类疾病的风险。然而，关于生物钟的分子机制至今仍有许多未解之处。

研究方法

本研究旨在探究真核生物昼夜节律的核心调控机制。尽管不同真核生物的生物钟均采用转录-翻译反馈环路 (TTFL) 这一保守架构，但其分子组分却缺乏同源性。作者团队发现，慢速 ATP 酶 RUVBL2 (此前已知其通过参与哺乳动物生物钟超复合物来影响节律相位和振幅) 能够通过其极其缓慢的 ATP 水解活性调控昼夜节律周期，这一特性与蓝藻中已充分研究的 KaiC 时钟蛋白类似。

作者团队通过筛选 RUVBL2 变异体，鉴定出可导致节律失常、周期缩短或延长的突变体，并利用腺相关病毒将突变体递送至小鼠视交叉上核，观察其对运动节律的影响，采用酶活测定分析其 ATP 水解速率；同时应用了选择性的 RUVBL1/2 复合体抑制剂 CB-6644(HY-114429)对各模式物种给药处理，记录相应的生物钟周期表型。

实验结果

结果显示，野生型 RUVBL2 每日仅水解约 13 个 ATP 分子，速率极低；且其在人类、果蝇和真菌粗糙脉孢菌中均与核心时钟蛋白发生物理相互作用，突变后在不同物种中均导致一致的节律表型。

通过用 MCE 提供的 CB-6644(HY-114429)处理细胞、果蝇、粗糙脉孢菌、拟南芥，结果表明 CB-6644 抑制了 RUVBLs 的水解活性，从而导致了各个物种昼夜节律周期的延长。

作者得出结论：RUVBL2 是真核生物钟的共同核心组分，而缓慢的 ATP 酶活性 (最初发现于蓝藻) 是真核生物钟的共有特征。

图 1. 用化合物抑制 RUVBL2 的 ATP 酶活性延长了多个物种的昼夜周期[1]。

A. CB-6644 的结构。B. CB-6644 对人 RUVBL1/2 atp 酶活性的抑制作用。C. bmal1 - luc U2OS 细胞的归一化发光节律在 CB-6644 (3 μM) 存在下，周期延长 2 h, n = 3 个生物独立细胞。D. 左图：黑腹果蝇周期长度变化的统计分析。右图：为使用 CB-6644 或对照处理的黑腹果蝇的双标绘平均动态图。n = 24 (DMSO), 22 (10 μM), 21 (25 μM), 23 （50 μM）生物独立文件。E. 左图：CB-6644 治疗粗神经孢子虫的周期长度统计分析。右图：CB-6644 处理后粗神经孢子虫的归一化发光节律。N = 4 种生物独立真菌。F. 左图：CB-6644 处理拟南芥周期长度的统计分析。右图：CB-6644、虫草素和腺苷处理后拟南芥的标准化发光节律。n = 3 (100 μM), 4 (DMSO/10/50 μM) 生物独立植物。采用 ClockLab 分析软件对黑腹果蝇的运动活动进行分析。采用 LumiCycle 分析法对粗神经孢子虫的周期参数进行分析。利用 MetaCycle 对拟南芥的周期参数进行分析。采用 ?ídák 多重比较检验进行单因素方差分析 (D, E, F)。所有柱状图均显示平均值 ±s.e.m。

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研究结论与创新价值

一、主要发现

1. RUVBL2 变异体可直接调控生物钟周期

筛选出的 RUVBL2 突变体能够导致生物节律的失常、周期缩短或延长，这直接证明了 RUVBL2 的功能是生物钟正常运行所必需的，其活性高低直接决定了周期的长短。

2. RUVBL2 的 ATP 酶活性是其功能核心

通过酶活测定发现，不同突变体对 ATP 水解速率的影响 (增强或减弱) 与它们在体内所导致的表型 (周期缩短或延长) 直接相关。

3. RUVBL1/2 复合物抑制剂 CB-6644 能重现遗传表型

使用选择性抑制剂 CB-6644 在不同模式物种中均能引起生物钟周期的改变，这从药理学角度独立验证了结论，证明了通过调控该复合物活性即可调控生物节律。

二、研究创新点

1.首次将 RUVBL1/2 的 ATP 依赖的性质与生物钟调控直接联系起来，跳出了传统的核心时钟蛋白的范畴，开辟了一个新的研究方向。

2.结合了基因突变 (精确功能位点研究）、病毒介导的体内基因操作 (定位、功能获得/缺失) 和小分子抑制剂 (快速、可逆的药理学干预) 三种策略，使得结论非常坚实、可靠。

3.首次提出 RUVBL1/2 复合物的 ATP 酶活性是一个潜在的、可用于调控生物钟的药物靶点。

三、研究亮点总结

本研究的核心发现是 RUVBL1/2 复合物的 ATP 酶活性像一个“调速开关”，直接控制生物钟的快慢。通过创新的方法 (筛选突变体、使用病毒递送和特异性抑制剂) 证明，调控这个酶的活性可以有效缩短或延长生物节律周期。这不仅为理解生物钟如何与细胞能量代谢耦合提供了全新理论视角，更重要的是发现了一个极具潜力的药物新靶点，为开发治疗睡眠障碍、时差综合症等节律相关疾病的全新疗法奠定了坚实基础。

 大咖实验锦囊Tips

• DMSO 中的溶解度 : 100 mg/mL 需超声助溶; 

• 注意：吸湿的DMSO对产品的溶解度有显著影响，请使用新开封的 DMSO。

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小结

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[1] Liao, Meimei et al. The P-loop NTPase RUVBL2 is a conserved clock component across eukaryotes. Nature vol. 642,8066 (2025): 165-173.