研究小组发现帝王蝶中维生素A与大脑反应之间存在关联
2019年12月10日
来源：生物帮
作者：生物帮
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摘要：德州农工大学的生物学家在理解几种模式生物的生物钟功能方面取得了长足的进步，并将这些研究转化为对人类健康更广泛的影响。
德州农工大学的生物学家在理解几种模式生物的生物钟功能方面取得了长足的进步，并将这些研究转化为对人类健康更广泛的影响。
得克萨斯州A&M生物学部的梅林实验室发现了遗传证据，将昼夜节律基因和时钟调节的分子途径与帝王蝶感知天长或光周期变化的不可思议的能力联系在一起，这种环境暗示着他们迁移并触发它们在过程中表现出的生殖休眠状态。他们的工作在这种标志性昆虫的大脑内的时钟基因和维生素A途径之间建立了明确的联系。
梅林实验室的研究于11月25日发表在《美国国家科学院院刊》上，该研究不仅为光周期时钟连接提供了遗传学证据，而且首次证明它还调节了季节性反应所必需的关键维生素A途径。
德州A&M生物学家和2017年Klingenstein-Simons研究员Christine Merlin说：“几乎所有生物都会通过调整其生理和行为以适应日长或光周期的变化来适应季节。”
“尽管进行了数十年的研究，但人们仍然很少了解光周期变化的分子和遗传机制，并将其转化为动物生理和行为的季节性变化。尽管仍有很多东西需要学习，但我们的发现为理解光周期的机制铺平了道路。维生素A在大脑中起作用，将日长编码转化为动物的季节性生理和行为反应。
“鉴于在哺乳动物的大脑中也报告了与这种途径相关的季节性变化，因此非常有必要推测维生素A在动物光周期症中的功能可能是进化保守的。如果事实如此，那么我们在帝王可能会对更好地理解人脑的季节性变化产生影响，这种变化可能导致疾病，例如季节性抑郁症。”
在过去的六年中，德州A&M生物钟研究中心内的Merlin实验室一直使用雄伟的君主作为模型来研究动物迁徙，昼夜节律在调节日常和季节性动物生理和行为中的作用以及动物的进化。动物发条。在CRISPR / Cas9技术的辅助下，她的研究小组已经成功地改变了Monarch中与生物钟相关的关键基因，从而研究了它们对日常昼夜节律和季节性迁徙反应的影响。
“尽管我们的实验室在开发基因工具以敲除Monarch基因组中的几乎所有基因方面取得了重大进展，但这在本研究中证明了维生素A途径在光周期反应中的核心重要性，这是该研究的关键，Monarch的遗传工具箱与果蝇和小鼠等更传统的遗传上易处理的模型生物中的一种相比，还远远不能与之抗衡。”
Merlin实验室在这项研究中必须克服的并发症之一是，维生素A对于君主复眼的视觉功能是必需的，这意味着将使他们的ninaB1全身基因剔除物变得盲目。作为故障保险，Merlin的团队不得不找到一种非遗传方式来消除复眼的潜在功能，这可能与这些新型突变蝴蝶中缺乏光周期反应有关。
“我们必须要有创造力，所以我们转向手工艺品实验，”梅林说。“通过用黑色涂料涂漆野生型成年蝴蝶的复眼，我们证明视觉功能不是光周期反应所必需的，从而支持了大脑中而不是眼睛中的维生素A功能负责光周期感测和回应。”
默林说，这项研究提出了有关该途径可能参与许多有趣情景的有趣问题，包括生产用于光周期感测的深脑感光细胞，视黄酸介导的转录程序的季节性调节和/或季节性可塑性。在大脑中的时钟神经元电路。
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