組蛋白去乙醯酶3（Histone Deacetylase 3）調控脂質代謝的生理節律（Circadian Rhythm）

組蛋白去乙醯酶3（Histone Deacetylase 3）調控脂質代謝的生理節律（Circadian Rhythm）
台北市立成功高級中學生物科張春梅老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

生理節律（circadian rhythm）是一種內在驅動的生化、生理或行為週期性，大約24小時為一個週期，又稱為生理時鐘(clock)。生理節律性已廣泛見於植物、動物、菌物和藍菌（cyanobacteria）等生物。雖然生理節律性是內生的（endogenous, built-in, self-sustained），但仍然會受到外在環境因子（zeitgebers）的影響，如光線、溫度、社會互動（social interactions）、藥物學的操縱（pharmacological manipulation）、運動和飲食型態等，其中又以光線的影響力最強。這些外在環境因子藉誘導內在生理時鐘系統的分子組成濃度改變，而維持生理節律性與外在環境的同步性（synchrony）。

人們早知長途旅行或夜班工作會造成時差而影響清醒與睡眠的規律性，也會影響活動與進食的時間。最近的研究發現，如果外在環境因子（如日夜週期）經常變動而造成人體生理節律紊亂，也會導致代謝失常，使代謝疾病（如肥胖、糖尿病）加劇或惡化。美國賓州大學醫學院（University of Pennsylvania School of Medicine）和達納－法柏癌症中心／哈佛公共衛生學院（Dana-Farber Cancer Institute and Harvard School of Public Health）的研究團隊，利用小鼠（mouse）研究肝臟細胞的生理節律與代謝調控之間的分子機制，發現組蛋白去乙醯酶3（histone deacetylase 3 ,HDAC3）主導組蛋白乙醯化和基因表現的生理節律，使肝細胞能維持正常的脂質恆定。

組蛋白存在乙醯化（acetylation）和去乙醯化（deacetylation）兩種型態，其乙醯化是發生在離胺酸（lysine）支鏈的胺基上。去乙醯化的組蛋白併入DNA後，會強烈抑制DNA轉錄作用，乙醯化的組蛋白則只有微弱的抑制作用而已。當HDAC3作用於基因時，會使DNA的組蛋白去乙醯化而抑制基因的表現。研究團隊發現小鼠肝細胞中的HDAC3含量雖然有一定的量，但是它是否能和基因結合，則與細胞核內節律性受體－Rev-erbα的表現型態有關。Rev-erbα和HDAC3共同位於調控脂質代謝的基因附近，藉由Rev-erbα使HDAC3 和基因產生作用。白天小鼠的HDAC3會與14000個以上的基因結合，夜間則只和大約100個基因結合。而且，當去除小鼠肝細胞中的HDAC3 或Rev-erbα時，會導致脂肪肝（hepatic steatosis）發生。由此可知，藉由HDAC3是否和基因產生作用，可以調控肝細胞脂質代謝的節律性。換言之，若因外界因子的干擾，如日夜生活不正常，而使內在調控代謝的相關基因表現之節律性破壞，便可能導致代謝失常，而出現代謝疾病。

資料來源：
1. Wikipedia, the free encyclopedia：Circadian rhythm (http://en.wikipedia.org/wiki/Circadian_rhythm)。
2. Wikipedia, the free encyclopedia：Zeitgeber (http://en.wikipedia.org/wiki/Zeitgeber)。
3. Dan Feng et al., 2011, A Circadian Rhythm Orchestratedby Histone Deacetylase 3 Controls Hepatic Lipid Metabolism, Science, vol.331: 1315-1319。