大脑生物钟的全新调节机制找到了！多巴胺、5-羟色胺等单胺类分子是大脑中不可或缺的神经递质，作为“信使”在神经细胞之间传递信号。许多神经疾病与精神障碍，如帕金森病、焦虑症、抑郁症和成瘾，都与这些神经递质无法正常发挥作用有关。
近年来，一些新研究发现单胺类分子不仅是化学信使，还能影响组蛋白的表观遗传修饰，从而调控基因表达。组蛋白是与DNA分子缠绕在一起的蛋白质，通过添加或去除特定化学标记来影响相应位置的基因能否被顺利“读取”。常见的表观遗传标记包括组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化等。最新研究表明，组蛋白的特定位置还会发生多巴胺化、5-羟色胺化等单胺化修饰。
一项发表于《自然》的研究论文中，科学家们首次在神经元中发现，神经递质对组蛋白的单胺化修饰可以动态调节生物钟基因的表达模式，进而调控动物的昼夜节律行为，例如睡眠与觉醒周期。这项发现揭示了调控大脑生物钟的一种全新机制。
西奈山伊坎医学院的Ian Maze教授及其团队在先前的研究中发现，多巴胺、5-羟色胺等单胺类分子可以附着在组蛋白H3的第5个谷氨酰胺残基（即H3Q5）上，并且这个过程需要一种名为谷氨酰胺转胺酶2（TG2）的酶参与。在这项新研究中，研究团队综合利用多种学科手段，进一步破译了TG2的生物化学机制。他们发现，TG2不仅能够将单胺类表观遗传修饰写到组蛋白H3Q5上，还能够将其擦除。通过TG2的“写”和“擦”，实现了组蛋白上不同单胺化修饰记号的快速置换，从而以不同方式调节基因表达程序。
