我院王晗教授团队，在《Journal of Genetics and Genomics》发表题为“Thyroid-stimulating hormone (TSH)-thyroid hormone (TH) signaling contributes to circadian regulation through repressing clock2/npas2 in zebrafish”的研究论文。王晗教授为论文通讯作者，季成副教授为论文第一作者。
促甲状腺激素(thyroid-stimulating hormone, TSH)对甲状腺以及发育、生长和新陈代谢至关重要。TSH生成缺陷或垂体内促甲状腺细胞缺陷会引起先天性甲状腺功能减退症(congenital hypothyroidism, CH)，导致生长迟缓和神经认知障碍。众所周知，人类TSH具有节律性。然而，TSH生物钟调节的分子机制以及TSH-甲状腺激素(thyroid hormone, TH)信号对生物钟的影响尚不清楚。
王晗教授团队发现，促甲状腺激素(Tsh)、甲状腺激素(T4和T3)和促甲状腺激素基因tshba在成年斑马鱼大脑或是幼年期胚胎都呈现出明显的节律性变化，在白天表达低而在夜晚表达高，峰值出现在夜里1点左右。细胞转染实验和ChIP实验证实生物钟通过E’-box和D-box直接调节tshba，同时在per1b−/−突变体和clock2−/−/npas2−/−突变体中分别发现tshba的上调和下调。（图1）。
图1：在幼鱼与成年斑马鱼中，Tsh，T4，T3和tshba都呈现昼夜节律性，tshba由生物钟通过E’-box和D-box直接调节。
为进一步探究tshba的调节机制，该研究构建了斑马鱼tshba−/−突变体（图2）和过表达系Tg(hsp701: tshba;CG)（图3）。其中tshba−/−突变体表现出先天性甲状腺功能减退，以T4和T3低水平表达和生长迟缓为特征（图4）。tshba的缺失（图5）或过表达（图6）均会改变生物节律以及核心生物钟基因和下丘脑-垂体-甲状腺(hypothalamic-pituitary-thyroid, HPT)轴相关基因的表达。
图2：斑马鱼tshba−/−突变体的构建。
图3：斑马鱼过表达系Tg(hsp701: tshba;CG)的构建。
图4：Tshba缺失导致生长迟缓，甲状腺激素分泌减少，HPT轴相关基因表达改变。
图5：tshba的缺失影响生物节律以及核心生物钟基因表达。
图6：过表达tshba转基因斑马鱼改变生物节律以及核心生物钟基因表达。
为阐明tshba对生物钟的调控机制，该研究克隆了一段3.3kb的clock2/npas2启动子构建虫荧光素酶报告载体，细胞转染实验显示clock2/npas2的表达被甲状腺激素受体Thraa或Thrb抑制，T3对clock2/npas2启动子的活性显示出剂量依赖效应。但是突变缺失clock2/npas2的thyroid response elements （TRE）原件之后，这种抑制作用消失（图7B）。ChIP实验显示Thraa和Thrb通过TRE直接结合clock2/npas2启动子（图7C）。此外，外源性的T3在完全黑暗和正常光暗条件下均影响斑马鱼的生物节律（图7D-7K），并抑制tshba的表达（图7L-7M）。
图7：TSH-TH信号通过甲状腺激素反应元件(TRE)调控clock2/npas2
最后，转录组分析揭示了Tshba在斑马鱼多种生物学过程中的广泛功能（图8）。
图8：转录组分析揭示了Tshba在斑马鱼多种生物学过程中的广泛功能。
图9：TSH-TH信号在昼夜节律调节中的作用模型。
综上所述，该研究发现生物钟通过E’-Box和D-box调节tshba。Tshba的缺失或Tshba的过表达会改变生物节律和核心生物钟基因的表达。TSH-TH信号通过clock2/npas2启动子中的TRE元件参与靶细胞的昼夜节律调节（图9）。本研究为甲状腺相关疾病的治疗提供了一定的理论依据。
论文链接：http://www.jgenetgenomics.org/article/doi/10.1016/j.jgg.2023.05.015
作者简介：
王晗，新威尼斯v0008特聘教授、生物钟研究中心主任。国家重大科学研究计划（973）生物钟研究项目首席科学家，国家重点研发计划生物钟项目负责人。目前担任国际斑马鱼学会（International Zebrafish Society）、国际时间生物学会(International Society of Chronobiology)、国际斑马鱼疾病模型研究会（Zebrafish Disease Model Society）和中国睡眠研究会理事，曾任中国中西医结合学会第三届时间生物医学专业委员会主任。担任《Chronobiology International》和《Frontiers in Molecular Neuroscience》等杂志副主编（Associate Editor），《Zebrafish》、《Frontiers in Physiology》和《Frontiers in Neural Circuits》等杂志编委。已在Nature Genetics、Science、Autophagy、Nucleic Acids Research、Journal of Neuroscience、Journal of Pineal Research等期刊发表100多篇学术论文。
季成，2012年获得中国科学院水生生物研究所理学博士学位，2012年8月加入新威尼斯v0008王晗教授课题组工作，现任副教授。主要以模式动物斑马鱼为研究对象，通过基因编辑和转基因等技术，进行内分泌、生物节律以及毒理生理学的研究。以第一/并列第一/并列通讯作者在Fish and Shellfish Immunology , Journal of Hazardous Material, Science of the Total Environments等期刊发表SCI论文14篇，主持国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金青年项目、中国博士后基金面上项目。获得2014苏州市高等院校、科研院所紧缺高层次人才引进资助。