名古屋大学转化生物分子研究所(WPI-ITbM)指定副教授Tsuyoshi Hirota，博士后研究员Simon Miller, Kenichiro Itami教授和研究生Tsuyoshi Oshima(青年科学家研究奖学金，JSPS)的研究团队与荷兰格罗宁根大学Ben Feringa教授和博士后研究员Du?an Kolarski团队合作，取得了世界首例:通过光激活开关交换部分化合物，利用光对昼夜节律钟周期进行完全可逆的操纵。

　　早上醒来，晚上睡觉——我们的大部分生物活动都在每天的循环中重复进行。控制这种节奏的内部过程被称为生物钟。虽然人们知道生物钟是由生物钟基因和生物钟蛋白的综合功能控制的，但在一天中很长一段时间内控制和稳定生物钟的过程却一直笼罩在神秘之中。

　　为了解决这个问题，研究人员建立了一个化学生物学过程，用于大规模分析化合物对培养人类细胞昼夜节律的影响，阐明了决定每日周期的重要分子机制。

　　这种大规模的化学筛选鉴定出两种化合物——TH303及其类似物TH129——可以延长生物钟周期。研究小组随后利用x射线晶体学在分子水平上阐明了这些化合物如何与时钟蛋白CRY1相互作用。他们发现这些化合物的一部分，被称为二苯甲酮，具有与偶氮苯的顺式异构体相似的结构，一种光激活开关。

　　当他们分析GO1323 (TH129的一种变体，其中二苯甲酮被偶氮苯取代)对光的响应时，他们发现其结构在紫外光下变为顺式异构体，在白光下又变为反式异构体。计算机模拟表明，GO1323的顺式异构体与TH129与CRY1的相互作用完全相同，而反式异构体与CRY1没有相互作用。

　　因此，当暴露在紫外线下时，GO1323处理过的培养人细胞的生物钟周期比在黑暗中保存的细胞延长。此外，当暴露在白光下时，这些细胞的生物钟周期恢复正常，证明这一过程是可逆的。由于紫外线对细胞有害，研究小组必须找到一种方法来调整过程，使用光谱中无害的区域来延长时间。他们合成了含有四正氟偶氮苯的GO1423。

　　该化合物在绿光下变为顺式异构体，在紫光下变为反式异构体，同时保持GO1323的其他理想特性。当GO1423处理的细胞暴露在绿光下时，其昼夜节律周期比暴露在黑暗中的细胞延长，当暴露在紫光下时，效果相反。因此，研究人员成功地制造了一种利用可见光控制生物钟周期的可逆方法。

　　利用这些方法控制生物钟有望有助于治疗相关疾病，如睡眠障碍、代谢综合征和癌症，这一研究成果代表了该领域向前迈出的重要而令人兴奋的一步。