Биологи из Техасского университета A & M делают успехи в понимании функции биологических часов в нескольких модельных организмах и переводят эти исследования в более широкие последствия для здоровья человека.
Лаборатория Мерлина в Техасском отделе биологии A&M обнаружила генетические свидетельства, связывающие циркадные часовые гены и тактовые молекулярные пути к сверхъестественной способности бабочки-Монарха чувствовать изменения в продолжительности дня, или фотопериод - экологический сигнал, который сигнализирует им мигрировать и вызывает репродуктивный спячку, которую они проявляют в этом процессе. Их работа устанавливает четкую связь между часовыми генами и путями витамина А в мозге этого знакового насекомого.
Исследование Лаборатории Мерлина, опубликованное 25 ноября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, не только обеспечивает генетическое доказательство связи фотопериод-часы, но и впервые демонстрирует, что он также регулирует критический путь витамина А, необходимый для сезонных реакций.
“Почти все организмы приспосабливаются к сезонам года, приспосабливая свою физиологию и поведение к изменениям продолжительности дня, или фотопериоду", - поясняет Кристин Мерлин, техасский биолог A&M и 2017 Klingenstein-Simons Fellow.
Несмотря на десятилетия исследований, молекулярные и генетические механизмы, с помощью которых изменения в фотопериоде ощущаются и переводятся в сезонные изменения в физиологии и поведении животных, остаются малоизученными. Хотя многое еще предстоит узнать, наши результаты прокладывают путь к пониманию механизмов, с помощью которых витамин А действует в головном мозге, чтобы перевести кодирование продолжительности дня в сезонные физиологические и поведенческие реакции у животных.
“Учитывая, что сезонные изменения, связанные с этим путем, также были зарегистрированы в головном мозге млекопитающих, соблазнительно предположить, что функция витамина А в фотопериодизме животных может быть эволюционно сохранена. Если это окажется так, то наша работа с "монархом" может иметь последствия для лучшего понимания сезонных изменений в человеческом мозге, которые могут привести к таким заболеваниям, как сезонная депрессия”, - поясняют ученые.
В течение последних шести лет лаборатория Мерлина в Техасском центре A&M по исследованию биологических часов использовала бабочку Монарха в качестве модели для изучения миграции животных, роли циркадных часов в регулировании суточной и сезонной физиологии и поведения животных, а также эволюции животного часового механизма. С помощью технологии CRISPR / Cas9 ее группа уже преуспела в изменении ключевых биологических генов, связанных с часами, у Монарха, чтобы изучить их влияние на ежедневные циркадные ритмы и сезонные миграционные реакции.
"Несмотря на значительные успехи, достигнутые нашей лабораторией в разработке генетических инструментов для уничтожения практически любых генов в геноме Монарха, которые были ключевыми в этом исследовании, чтобы продемонстрировать центральную важность пути витамина А в фотопериодических реакциях, генетический инструментарий в Монархе все еще далек от конкуренции с тем, который доступен в более традиционных генетически сговорчивых модельных организмах, таких как дрозофила и мышь", - сказал Мерлин.
Одно из осложнений, которое пришлось преодолеть лаборатории Мерлина в ходе исследования, заключается в том, что витамин А необходим для зрительной функции сложных глаз монарха, а это означает, что их нокауты всего тела ninaB1 будут ослеплены. Как правило, команда Мерлина должна была найти негенетический способ устранения потенциальной функции сложных глаз в качестве возможной связи с отсутствием фотопериодических реакций, наблюдаемых у этих новых мутантных бабочек.
Окрашивая составные глаза взрослых бабочек дикого типа черной краской, ученые продемонстрировали, что зрительная функция не была необходима для фотопериодических реакций, тем самым поддерживая идею о том, что функция витамина А в головном мозге, а не в глазах отвечает за фотопериодические ощущения и реакции.
Биологи заявляют, что исследование поднимает интересные вопросы относительно возможного участия пути в любом количестве интригующих сценариев, включая производство фоторецептора глубокого мозга для фотопериодического зондирования, сезонную регуляцию транскрипционной программы, опосредованной ретиноевой кислотой, и / или сезонную пластичность тактовых нейрональных схем в мозге.
Наступление тихоокеанской эры, перемещение центра мира на восток Евразии работает на раскол глобальн...
Ячейки стекла, заполненные жидкими кристаллами, реагируют на свет, благодаря чему впервые кристаллы ...
Канцлер Германии Мерц вознамерился экономически истощить Россию, а для начала решил потренироваться на Германии.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".