streszczenie: Naukowcy wykorzystali muszki owocowe, aby odkryć tajemnicę codziennych wzorców odżywiania się zwierząt. Odkryli, że gen quasimodo (qsm) dostosowuje karmienie do światła i ciemności, podczas gdy geny takie jak zegar (clk) i cykl (cyc) regulują cykle jedzenia i postu. Co ciekawe, to neurony, a nie tkanka metaboliczna, zapewniają zgodność tych cykli z rytmami dobowymi.
Odkrycia te otwierają drogę do głębszego wglądu w zachowania zwierząt i potencjalne metody leczenia zaburzeń odżywiania.
Kluczowe fakty:
- Gen quasimodo (qsm) muszek owocowych pomaga dostosować karmienie do cykli światła i ciemności.
- W ciągłej ciemności zegar genetyczny (clk) i cykl (cyc) określają rytm jedzenia/poszczenia.
- Geny zegara molekularnego w neuronach, a nie w tkankach metabolicznych, synchronizują te rytmy z cyklami dobowymi.
źródło: Uniwersytet Metropolitalny w Tokio
Naukowcy z Tokyo Metropolitan University wykorzystali muszki owocowe do zbadania, w jaki sposób regulują one codzienne wzorce żywieniowe.
Odkryli, że gen quasimodo (qsm) pomógł zsynchronizować karmienie z cyklami światło/ciemność, ale nie w ciągłej ciemności: zamiast tego geny zegara (clk) i cyklu (cyc) utrzymuje cykle jedzenia i postu, podczas gdy inne „zegary” w neuronach pomagają synchronizować je z dniami. Rozszyfrowanie mechanizmu molekularnego cykli karmienia pomaga nam zrozumieć zachowania zwierząt, w tym nasze własne.
Wielu przedstawicieli królestwa zwierząt je codziennie mniej więcej o tej samej porze. Wynika to z potrzeby dostosowania się do aspektów środowiska, w tym ilości światła, temperatury, dostępności pożywienia i możliwości wystąpienia drapieżników, a wszystkie one są niezbędne do przetrwania. Jest również ważny dla sprawnego trawienia i metabolizmu, a co za tym idzie dla naszego ogólnego samopoczucia.
Ale skąd tak szeroka gama organizmów wie, kiedy jeść? Jednym z ważnych czynników jest rytm dobowy, niemal codzienny cykl fizjologiczny wspólny dla organizmów tak różnorodnych, jak zwierzęta, rośliny, bakterie i glony. Służy jako „zegar główny”, który reguluje rytmiczne zachowanie.
Ale zwierzęta są pełne innych mechanizmów synchronizacji, znanych jako „zegary peryferyjne”, z których każdy ma swoje własne, różne szlaki biochemiczne. Można go zresetować czynnikami zewnętrznymi, takimi jak odżywianie. Jednak dokładny sposób, w jaki te zegary regulują zachowanie żywieniowe zwierząt, nie jest jeszcze jasny.
Teraz zespół kierowany przez profesora nadzwyczajnego Kanae Ando z Tokyo Metropolitan University zajął się tym problemem przy użyciu muszek owocowych – organizmu modelowego, który odzwierciedla wiele cech bardziej złożonych zwierząt, w tym ludzi. Zastosowali metodę znaną jako test CAFE, w której muchy karmi się przez maleńkie kapilary, aby zmierzyć, ile poszczególne muchy zjadają w różnym czasie.
Najpierw przyjrzeli się, jak muchy synchronizują swoje nawyki żywieniowe ze światłem. Badając muchy żerujące w cyklu światło/ciemność, wcześniejsze prace wykazały już, że muchy żerują więcej w ciągu dnia, nawet jeśli wprowadzono mutacje w genach podstawowego zegara dobowego okres (per) i ponadczasowość (tim). Zamiast tego zespół przyjrzał się quasimodo (qsm), genowi kodującemu białko reagujące na światło, które kontroluje uruchamianie neuronów zegarowych.
Po wyburzeniu systemu Qsm odkryli, że sposób żerowania much w ciągu dnia uległ znacznej zmianie. Po raz pierwszy wiemy, że QSM wpływa na synchronizację karmienia z rytmem światła.
Nie dotyczyło to much żywiących się w ciągłej ciemności. U muszek z mutacjami w podstawowych genach okołodobowych doszło do poważnych zakłóceń w ich dobowych wzorcach żywienia.
Spośród czterech zaangażowanych genów: okresu (per), ponadczasowości (tim), cyklu (cyc) i zegara (clk), utrata cykli i clk była znacznie poważniejsza. Rzeczywiście odkryto, że clk/cyc było niezbędne w ustalaniu bimodalnych wzorców żywienia, tj. okresów jedzenia i postu, zwłaszcza w tkankach metabolicznych.
Ale jak te cykle pokrywają się z dniami? Zamiast tkanek metabolicznych dominującą rolę odegrały geny zegara molekularnego w neuronach.
Odkrycia zespołu dają nam pierwszy wgląd w to, jak różne zegary w różnych częściach organizmu regulują cykle karmienia i postu, a także w jaki sposób odpowiadają one rytmom dobowym.
Zrozumienie mechanizmów stojących za nawykami żywieniowymi zapewnia nowy wgląd w zachowania zwierząt, a także nowe metody leczenia zaburzeń odżywiania.
Finansowanie: Prace te były wspierane przez Farber Neuroscience Institute, Thomas Jefferson University i National Institutes of Health [R01AG032279-A1]oraz grant Fundacji Takeda i Fundusz Badań Strategicznych TMU.
O nowościach z badań genetycznych
autor: Idź do Totsukawy
źródło: Uniwersytet Metropolitalny w Tokio
Komunikacja: Idź do Totsukawa – Tokyo Metropolitan University
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News
Oryginalne wyszukiwanie: Otwarty dostęp.
„Anatomia dobowego schematu żywienia: Zegar/cykl peryferyjny generuje pętle karmienia/postu, a zegary neuromolekularne je synchronizują„Przez Kanae Ando i in. iNauka
podsumowanie
Anatomia dobowego schematu żywienia: Zegar/cykl peryferyjny generuje pętle karmienia/postu, a zegary neuromolekularne je synchronizują
Dobowy rytm karmienia lub zsynchronizowane epizody karmienia i postu w ciągu dnia mają kluczowe znaczenie dla przeżycia. Wewnętrzne zegary i dopływ światła regulują zachowania okołodobowe, ale sposób generowania rytmów karmienia nie jest w pełni poznany. Naszym celem jest przeanalizowanie szlaków molekularnych generujących codzienne wzorce żywienia.
Mierząc niemal dzienną ilość pokarmu zjadanego przez poszczególne muchy, wykazaliśmy, że wytworzenie rytmów żerowania w warunkach światło-ciemność wymaga com.quasimodo (qsm), ale nie zegary molekularne.
W ciągłej ciemności dobowe wzorce żywienia składają się z dwóch elementów: zegara (CLK) w tkankach trawiennych/metabolicznych, który generuje pętle żywienia/postu, oraz zegara molekularnego w neuronach, który synchronizuje go z subiektywnym światłem dziennym.
Chociaż CLK jest częścią zegara molekularnego, generowanie pętli żywienia/postu przez CLK w tkankach metabolicznych było niezależne od mechanizmu zegara molekularnego.
Nasze wyniki ujawniły nowe funkcje dla qsm i CLK w rytmie karmienia Muszka owocowa.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
