بینش جدید در مورد ساعت شبانه روزی مگس سرکه ملانوگاستر

در تحقیقات خود، دانشمندان از جهش یافته مگس میوه با تغییراتی در آن استفاده کردند دوره زمانی ژن (perI530A) که آنها با استفاده از روش های نوین ژنتیک مولکولی (جهش زایی CRISPR/Cas9 و نوترکیبی همولوگ) تولید کرده بودند. سپس این حیوانات مورد آزمایش قرار گرفتند تا ببینند که آیا چرخه خواب و بیداری آنها – و در نتیجه، فعالیت دویدن آنها – بسته به دمای محیط متفاوت است یا خیر. محققان با استفاده از روش‌های مختلف، ژن‌های ساعت و فعالیت آن‌ها را در نورون‌های مغز تجسم کردند. یکی از چیزهایی که آنها استفاده کردند، روش جدیدی به نام بیولومینسانس فعال محلی (LABL) بود که تیم مونستر با همکاری محققان در کانادا توسعه داده بود. این روش شامل بیولومینسانس، اندازه گیری بیان ریتمیک ژن در نورون های ساعت را در مگس های زنده امکان پذیر می کند – که فقط کسری از تمام نورون های مغز را تشکیل می دهند.

مرجع مجله:

جهش مطالعه شده توسط تیم بر روی سیگنال صادرات هسته ای (NES) تأثیر می گذارد که به این شکل در ژن های دوره پستانداران نیز رخ می دهد و در انتقال پروتئین های PERIOD به خارج از هسته سلول نقش دارد. هیچ عملکرد بیولوژیکی این صادرات از هسته سلول قبلاً شناخته نشده بود. مطالعه کنونی نشان می‌دهد که جهش منجر به حفظ طولانی‌مدت پروتئین PERIOD در هسته سلولی نورون‌های ساعت مرکزی می‌شود – و دوباره، فقط در دماهای بالاتر. رالف استانیوسکی می‌گوید: «بنابراین فرض می‌کنیم که صادرات پروتئین از هسته سلول نقش مهمی در جبران دما بازی می‌کند – حداقل تا آنجا که به مگس میوه مربوط می‌شود.»

روش استفاده شده

این تیم یک جهش نقطه ای را در مگس میوه کشف کردند مگس سرکه ملانوگاستر که منجر به طولانی شدن دوره های ساعت شبانه روزی وابسته به دما می شود. در یک “ژن ساعت” مرکزی قرار دارد که به نام “دوره زمانی“(مطابق). مگس هایی که این را دارند perI530A جهش یک ریتم عادی خواب و بیداری 24 ساعته را در 18 درجه سانتیگراد نشان می دهد. در مقابل، در دمای 29 درجه سانتیگراد، ساعت داخلی حدود 5 ساعت کندتر کار می کند، یعنی 29 ساعت طول می کشد. این طولانی شدن دوره ها همچنین بر بیان و به عبارت دیگر فعالیت ژن پریود در نورون های ساعتی مغز تأثیر می گذارد.

Giesecke، A. و همکاران (2022) یک جهش دوره جدید که صادرات هسته ای را در جبران دمای ساعت شبانه روزی مگس سرکه دخیل می کند. زیست شناسی کنونی doi.org/10.1016/j.cub.2022.12.011.



منبع

منبع:

هرچه دما بالاتر باشد، فرآیندهای فیزیولوژیکی سریعتر انجام می شود. اما یک استثنا وجود دارد: به اصطلاح ساعت شبانه روزی، که چرخه خواب و بیداری را در موجودات تنظیم می کند. یک سوال جالب برای دانشمندان این است که چرا با وجود نوسانات دما، ساعت داخلی تقریباً بدون تغییر کار می کند. این پدیده ای است که به عنوان جبران دما شناخته می شود. مطالعات نشان می دهد که مکانیسم های مولکولی مختلف در این امر نقش دارند. تیمی از زیست‌شناسان به سرپرستی پروفسور رالف استانیوسکی از دانشگاه مونستر (آلمان) و با همکاری تیم‌هایی در دانشگاه دالهوزی در کانادا و دانشگاه ماینز در آلمان، اکنون قطعه مهمی در این پازل پیدا کرده‌اند که پاسخی به این موضوع می‌دهد. این سوال. نتایج کار آنها در مجله “منتشر شده است.زیست شناسی کنونی“.

به طور معمول، پروتئین مورد نظر (PERIOD) به تدریج در طی 24 ساعت تغییر شیمیایی می دهد – به طور خاص، فسفریله می شود. پس از حداکثر فسفوریلاسیون تجزیه می شود. در اینجا نیز این فرآیند معمولاً در دمای بین 18 تا 29 درجه سانتیگراد که مگس های میوه در آن فعال هستند، یکسان است. همانطور که محققان نشان دادند، فسفوریلاسیون به روشی طبیعی در این منطقه رخ می دهد perI530A جهش یافته در 18 درجه سانتیگراد اما با افزایش دما کاهش می یابد. این منجر به تثبیت پروتئین “PERIOD” در دماهای گرمتر می شود.