Разкриване на гени, които управляват ритъма на хранене

резюме: Изследователите са използвали плодови мушици, за да разкрият тайната на ежедневните хранителни модели на животните. Те откриха, че генът на квазимодо (qsm) подравнява храненето със светло и тъмно, докато гени като часовник (clk) и цикъл (cyc) регулират циклите на хранене и гладуване. Интересното е, че именно невроните, а не метаболитната тъкан гарантират, че тези цикли са в съответствие с циркадните ритми.

Тези констатации проправят пътя за по-задълбочено разбиране на поведението на животните и потенциални лечения за хранителни разстройства.

Ключови факти:

1. Генът квазимодо (qsm) при плодовите мушици помага за привеждане в съответствие на храненето със светли и тъмни цикли.
2. В постоянна тъмнина генетичният часовник (clk) и цикълът (cyc) определят ритъма на хранене/гладуване.
3. Гените на молекулярния часовник в невроните, а не в метаболитните тъкани, синхронизират тези ритми с циркадните цикли.

източник: Токийски столичен университет

Изследователи от Tokyo Metropolitan University използваха плодови мушици, за да проучат как те регулират ежедневните хранителни навици.

Те откриха, че генът на квазимодо (qsm) помага за синхронизиране на храненето с цикли светлина/тъмнина, но не и при постоянна тъмнина: вместо това гените на часовника (clk) и цикъла (cyc) поддържа циклите на хранене/гладуване, докато други „часовници“ в невроните помагат за синхронизирането им с дните. Дешифрирането на молекулярния механизъм зад циклите на хранене ни помага да разберем поведението на животните, включително нашето собствено.

Много представители на животинското царство се хранят приблизително по едно и също време всеки ден. Това произтича от необходимостта да се адаптираме към аспектите на околната среда, включително количеството налична светлина, температурата, наличието на храна и възможността за хищници, всички от които са жизненоважни за оцеляването. Също така е важен за ефективното храносмилане и метаболизма, а оттам и за цялостното ни благосъстояние.

Но как толкова широк набор от организми знаят кога да ядат? Един важен фактор е циркадният ритъм, почти ежедневен физиологичен цикъл, споделян от различни организми като животни, растения, бактерии и водорасли. Той служи като „главен часовник“, който регулира ритмичното поведение.

Но животните са пълни с други механизми за определяне на времето, известни като „периферни часовници“, всеки със свои собствени различни биохимични пътища. Може да се нулира от външни фактори, като например хранене. Но точният начин, по който тези часовници управляват хранителното поведение на животните, все още не е ясен.

Сега екип, ръководен от доцент Канае Андо от Токийския столичен университет, се е заел с този проблем, използвайки плодови мушици, модел на организъм, който отразява много черти на по-сложни животни, включително хора. Те използваха метод, известен като CAFE тест, при който мухите се хранят през малки капиляри, за да се измери колко отделни мухи ядат по различно време.

Първо, те разгледаха как мухите синхронизират своите хранителни навици със светлината. Чрез изучаване на мухи, хранещи се в цикъл светлина/тъмнина, предишна работа вече показа, че мухите се хранят повече през деня, дори когато са въведени мутации в основните циркадни часовникови гени period (per) и timeless (tim). Вместо това екипът разгледа квазимодо (qsm), ген, който кодира реагиращ на светлина протеин, който контролира изстрелването на часовникови неврони.

Като развалиха системата Qsm, те откриха, че режимът на хранене на мухите през деня е значително засегнат. За първи път знаем, че синхронизирането на храненето със светлинно медииран ритъм се влияе от QSM.

Това не беше случаят с мухите, които се хранят в постоянна тъмнина. Мухите с мутации в основните циркадни гени са претърпели сериозно прекъсване на своите циркадни модели на хранене.

От четирите участващи гена, period (per), timeless (tim), cycle (cyc) и clock (clk), загубата на cyc и clk беше много по-тежка. Наистина беше установено, че clk/cyc е от съществено значение за установяването на бимодални модели на хранене, т.е. периоди на хранене и гладуване, особено тези в метаболитните тъкани.

Но как тези цикли съвпадат с дните? Вместо метаболитни тъкани, гените на молекулярния часовник в невроните играят доминираща роля.

Констатациите на екипа ни дават първи поглед върху това как различните часовници в различните части на организма регулират циклите на хранене/пост, както и как те съответстват на дневните ритми.

Разбирането на механизмите зад хранителните навици обещава нови прозрения за поведението на животните, както и нови лечения за хранителни разстройства.

Финансиране: Тази работа беше подкрепена от Института по невронаука Фарбер, Университета Томас Джеферсън и Националния институт по здравеопазване [R01AG032279-A1]и безвъзмездна помощ от фондация Takeda и Фонда за стратегически изследвания TMU.

Относно новините в областта на генетичните изследвания

автор: Отиди на Тоцукава
източник: Токийски столичен университет
комуникация: Отидете в Totsukawa – Tokyo Metropolitan University
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Анатомия на циркадния модел на хранене: Периферният часовник/цикъл генерира цикли на хранене/гладуване и невромолекулярните часовници ги синхронизират„От Kanae Ando и др. iScience

резюме

Анатомия на циркадния модел на хранене: Периферният часовник/цикъл генерира цикли на хранене/гладуване и невромолекулярните часовници ги синхронизират

24-часовият ритъм на хранително поведение или синхронизирани епизоди на хранене/гладуване през деня е от решаващо значение за оцеляването. Вътрешните часовници и входната светлина регулират циркадното поведение, но как се генерират ритмите на хранене не е напълно разбрано. Тук се стремим да анализираме молекулярните пътища, които генерират ежедневни модели на хранене.

Чрез измерване на почти дневното количество храна, изядено от отделни мухи, ние демонстрирахме, че генерирането на ритми на хранене при светло:тъмни условия изисква com квазимодо (qsm), но не и молекулярни часовници.

При постоянна тъмнина, циркадните модели на хранене се състоят от два компонента: часовникът (CLK) в храносмилателните/метаболитните тъкани, които генерират вериги за хранене/гладуване, и молекулярният часовник в невроните, които го синхронизират със субективната дневна светлина.

Въпреки че CLK е част от молекулярния часовник, генерирането на вериги за хранене/гладуване от CLK в метаболитните тъкани е независимо от механизма на молекулярния часовник.

Нашите резултати разкриха нови функции за qsm и CLK в ритмите на хранене Плодова мушица.