一个与血糖和睡眠有关的重要氨基酸

直到最近，人们才发现构成蛋白质的氨基酸以两种不同的形式存在:L型和d型。虽然所有的天然蛋白质都是由l -氨基酸组成的，但D-氨基酸的功能仍然鲜为人知，尽管它存在于我们每天吃的食物中。

现在，由大阪大学领导的多机构研究小组揭示了一种D型氨基酸D-丙氨酸的功能。那么它的作用是什么，他们是如何发现它的功能的?为了理解，我们需要一些背景信息。这项研究发表在《Kidney360》杂志上。

生物钟是我们体内的一种自然振荡，与24小时的昼夜周期保持一致，影响着许多生物过程。其中之一是糖异生，在这种情况下，可以产生新的葡萄糖来维持能量水平，而不是碳水化合物的摄入。虽然已知糖异生随昼夜节律而变化，但其原因尚不清楚。

然而，还是有一些线索。D-丙氨酸存在于代谢葡萄糖的组织中，据报道，血液和尿液中微量的D-丙氨酸水平随昼夜节律而变化。

利用特殊设备和先进的分析技术，研究人员能够检测和量化这种稀有氨基酸的痕量水平。然后，研究小组可以验证D-丙氨酸的水平确实会随着生物钟而变化;这些变化是由尿中D-丙氨酸的去除引起的，这个过程由肾脏控制。他们还表明，睡眠是调节D-丙氨酸水平的关键。

“我们决定研究当肾脏暴露于D-丙氨酸时，哪些基因会表达，”该研究的主要作者酒井新介解释说。“我们使用深度学习分析和迭代随机森林算法来识别目标基因。我们发现D-丙氨酸上调了与糖异生有关的基因和与昼夜节律有关的基因。”

转录因子是一种调节基因表达的蛋白质，对转录因子的分析表明，D-丙氨酸诱导的变化是由一种名为Cry2的蛋白质介导的，而Cry2是一种关键的昼夜节律调节剂。在昼夜节律紊乱的条件下，D-丙氨酸处理改善了昼夜节律。

“通过这些实验，我们能够证明D-丙氨酸是肾脏糖异生和生物钟之间的联系，D-丙氨酸通过昼夜节律转录网络激活糖异生，”资深作者Tomonori Kimura说。

揭示D-丙氨酸和生物钟之间的联系代表着我们对这些罕见的D-氨基酸的理解向前迈出了一大步。一个令人兴奋的可能性是与葡萄糖有关的疾病的新疗法，如糖尿病，以及与生物钟有关的疾病，如睡眠障碍。