生物谷報道：生物鐘的精確度非常高,，通常每天的誤差在1分鐘之內(nèi),。但是，到目前為止了解生物鐘的工作原理仍然是研究人員的一大挑戰(zhàn),，這部分是因為24小時節(jié)律是細(xì)胞內(nèi)一個復(fù)雜分子反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的一個自然特性,。另一個原因則因為分子的相互反應(yīng)本身是隨機(jī)發(fā)生的，這一點(diǎn)又引出了另一個問題：具有這樣不精確的組分的時鐘如何能走時如此準(zhǔn)確呢?消除分子噪音的一個方法就是弄清大量分子的反應(yīng),，但是這又受到細(xì)胞中一些分子種類的少數(shù)分子的限制,。

    最近，紐約大學(xué)的研究人員成功地構(gòu)建了一個細(xì)胞內(nèi)的哺乳動物生物鐘模型,，這個生物鐘反映出了分子與DNA的快速反應(yīng)如何成為產(chǎn)生可靠的24小時節(jié)律的必須條件,。他們還發(fā)現(xiàn)如果細(xì)胞中沒有固有的分子的隨機(jī)相互作用，生物節(jié)律就可能變亂,。這些發(fā)現(xiàn)公布在最近的Proceedings of the National Academy of Science上,。

    紐約大學(xué)的Daniel Forger和Charles Peskin構(gòu)建了生物鐘的一個數(shù)學(xué)模型，這個模型模擬了發(fā)生在每個哺乳動物細(xì)胞中的數(shù)百個與生物鐘相關(guān)的分子反應(yīng),。

    為了模擬哺乳動物這些生化反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)分子時鐘的隨機(jī)本質(zhì),，F(xiàn)orger和Peskin利用了現(xiàn)有的Gillespie方法。這種方法能夠在這些生化反應(yīng)發(fā)生時跟蹤系統(tǒng)的每種分子的整數(shù)變化,。通過分別模擬每種分子來排除模型中的數(shù)學(xué)假設(shè),。

    計算機(jī)模擬結(jié)果表明如果影響基因表達(dá)的調(diào)節(jié)分子在一分鐘之內(nèi)與DNA結(jié)合和快速分開則能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的24小時節(jié)律。研究人員還發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中有許多分子不是維持生物節(jié)律所必須的,。當(dāng)移除所有CRY1或CRY2而保持其它分子不變時能夠使生物鐘更加精確,。當(dāng)模擬PER2突變時，他們發(fā)現(xiàn)生理節(jié)奏的振動只有在分子噪音的存在下才能維持,。這可能有助于解釋一些有關(guān)PER2突變的相互矛盾的實驗結(jié)果（http://www.bioon.com/）,。