Cell:果蝇昼夜节律时钟重置神经合作是关键
果蝇的行程安排是很容易预测的,昼夜活动巅峰与休息时间相结合。如今,细胞出版社的Cell Reports 期刊报道研究人员发现脑细胞簇是各项活动巅峰的原因,分别称为早晚振荡器,并不单一工作。果蝇的生物钟与太阳同步,合作是关键。
“没有适当的同步化,生物钟是无用的或者甚至对生物体是有害的,”美国马萨诸塞大学医学院的帕特里克·埃默里说。此外,多数生物必须检测日长的改变使它们节律适应季节。
帕特里克·埃默里补充说:“我们的工作清晰的揭示光是由独特的神经元来检测的,然后相互传达适当的限定昼夜节律行为的状态,”这强调了在适当分阶段昼夜节律的神经相互作用的重要性。
在果蝇的大脑中,大约有150个昼夜节律神经元,包括一小群早晨振荡器促进每日早上的活动,另一组晚上振荡器促进稍晚的活动。早晨振荡器也设定了大脑其他部分的分子节律速度和此后的昼夜节律行为状态。科学家认为它们依赖自身对光的敏感程度做到这些,埃默里称为“细胞自主光感受作用。”实际上,这些细胞表达果蝇专用的光感受器隐花色素(CRY)。但是近来的证据表明简单的视图中缺少了某些东西。
新研究中,研究人员利用CRY通过另一个称为JET(时差综合症的简称)的时钟元件在不同的昼夜节律神经元中发挥作用的能力并注视着发生的事情。研究揭示通过早晨振荡器的光检测不足以保持果蝇及时的完成它们的事物。它们也需要那些晚间振荡器。
JET的作用大于预期的。除了使细胞自主光感应,蛋白也允许特殊的昼夜节律神经元在快速曝光后相互交谈,尽管研究人员对此仍然不清楚。
研究人员称这一新模型也揭示果蝇和哺乳动物有更多的相似性在与太阳同步它们的行动。哺乳动物脑(称为视交叉上核或SCN)的昼夜节律起搏点的特殊神经元从视网膜接收光输入。这些细胞然后与起搏神经元通话,整体重置生物钟网络。
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