Aanat,即芳香族烷基胺N-乙酰转移酶,是一种在哺乳动物中起关键作用的酶。它负责催化色氨酸转化为褪黑激素的过程中的最后一个步骤,即N-乙酰基转移反应。褪黑激素是一种重要的激素,它在调节昼夜节律、睡眠周期、生殖周期、免疫系统功能和抗氧化应激等方面发挥重要作用。
Aanat基因的转录受到昼夜节律的严格控制,夜间褪黑激素的合成增加,而白天则减少。在夜间,去甲肾上腺素(NE)刺激cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的磷酸化,从而激活Aanat基因的转录。此外,还有其他信号机制参与调节Aanat基因的转录,以准确反映黑暗的持续时间[2]。
Aanat基因在哺乳动物中的进化模式表明,它受到昼夜节律适应的驱动。在一些哺乳动物中,如猪、河马和牛科动物,Aanat基因发生了独立的复制事件,这可能与其对季节性气候变化的适应性有关[1]。相反,在一些缺乏松果体的哺乳动物中,如鲸类、海牛、披毛目动物和穿山甲,Aanat基因发生了独立的失活突变或缺失,这可能与它们的生理特征有关[1]。
在非哺乳动物中,如鱼类,Aanat基因的调控机制和功能也有所不同。例如,鱼类中存在多个Aanat基因,其中aanat2基因仅在松果体中表达,而aanat1a和aanat1b基因则在视网膜、神经系统和周围组织中表达[3]。鱼类松果体具有自身的生物钟,可以调节Aanat基因的表达和褪黑激素的合成[3]。
Aanat基因的变异与某些疾病的发生和发展有关。例如,Aanat基因的变异与双相情感障碍患者的季节性变化相关[4]。此外,Aanat基因的调节异常还与肾脏疾病的发生有关[5]。
综上所述,Aanat基因在调节昼夜节律、褪黑激素合成和多种生物学过程中发挥重要作用。它的进化模式和功能多样性表明,Aanat基因受到昼夜节律适应的驱动,并在不同物种中表现出不同的调控机制和功能。对Aanat基因的研究有助于深入理解昼夜节律和褪黑激素的生物学功能,以及它们在疾病发生和发展中的作用。
参考文献:
1. Yin, Daiqing, Zhou, RuRu, Yin, Mengxin, Xu, Shixia, Yang, Guang. . Gene Duplication and Loss of AANAT in Mammals Driven by Rhythmic Adaptations. In Molecular biology and evolution, 38, 3925-3937. doi:10.1093/molbev/msab125. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33944919/
2. Ho, Anthony K, Chik, Constance L. 2009. Modulation of Aanat gene transcription in the rat pineal gland. In Journal of neurochemistry, 112, 321-31. doi:10.1111/j.1471-4159.2009.06457.x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19860854/
3. Saha, Saurav, Singh, Kshetrimayum Manisana, Gupta, Braj Bansh Prasad. 2018. Melatonin synthesis and clock gene regulation in the pineal organ of teleost fish compared to mammals: Similarities and differences. In General and comparative endocrinology, 279, 27-34. doi:10.1016/j.ygcen.2018.07.010. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30026020/
4. Yang, So Yung, Hong, Kyung Sue, Cho, Youngah, Ha, Kyooseob, Baek, Ji Hyun. 2021. Association between the Arylalkylamine N-Acetyltransferase (AANAT) Gene and Seasonality in Patients with Bipolar Disorder. In Psychiatry investigation, 18, 453-462. doi:10.30773/pi.2020.0436. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33993688/
5. Huang, Yen-Sung, Lo, Chang-Han, Tsai, Ping-Huang, Shih, Hsiu-Ming, Wu, Chia-Chao. 2021. Downregulation of AANAT by c-Fos in tubular epithelial cells with membranous nephropathy. In Biochemical and biophysical research communications, 584, 32-38. doi:10.1016/j.bbrc.2021.10.079. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34763165/