• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wadliwy gen i tkanki obwodowe wpływają na zegar biologiczny muszki owocówki

    30.10.2009. 16:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Naturalny cykl dnia i nocy oraz cykl temperaturowy synchronizują całodobowy rytm organizmu lub to, co popularnie nazywa się zegarem biologicznym. Według wyników nowych badań finansowanych ze środków unijnych, zegarowe neurony w mózgu potrzebują sygnałów z tkanek obwodowych, aby podlegać synchronizacji na podstawie temperatury. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Neuron, wskazują różnice między sposobem synchronizacji zegara mózgowego muszki owocowej Drosophila przez cykl światło-ciemność i cykl temperatury.

    Odkrycia stanowią dorobek projektu EUCLOCK (Regulacja zegara dobowego), który otrzymał 12,3 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

    Zdaniem brytyjskich i niemieckich naukowców pracujących nad projektem, zegary dobowe regulują wiele procesów biologicznych, z których korzysta organizm. Podczas gdy zegary są samowystarczalne i pracują w niezmiennych warunkach, są synchronizowane ze środowiskiem na podstawie naturalnych wskazówek zwanych "zeitgebers", do których zalicza się cykl światło-ciemność i cykl temperatury.

    "Zegary dobowe regulują wiele procesów biologicznych, aby zachodziły w czasie korzystnym dla organizmu" - mówi dr Ralf Stanewsky z Queen Mary College przy Uniwersytecie Londyńskim w Wlk. Brytanii. "Choć wiemy już dosyć sporo na tematu sposobu, w jaki naturalne cykle światło-ciemność synchronizują zegar dobowy organizmów - od much po ssaki - niewiele wiadomo na temat mechanizmów synchronizacji temperaturowej" - dodaje autor raportu z badań.

    Do tej pory naukowcy nie byli w stanie dostarczyć więcej informacji na temat tego, które komórki lub struktury są zdolne do wykrywania dziennych cyklów temperatury. Brak danych osnuł również tajemnicą sposób, w jaki sygnały o cyklu temperatury docierają do zegara dobowego - powiedzieli naukowcy.

    W ramach wcześniejszych badań, dr Stanewsky wraz z kolegami pomyślnie zidentyfikował dwie mutacje w muszkach owocówkach, które utrudniają synchronizację temperaturową. Odkryli u muszek wadliwy gen "nocte", który wykazywał prawidłową synchronizację świetlną, ale nieprawidłową synchronizację temperaturową na poziomie molekularnym i behawioralnym.

    W ramach ostatnich badań zespół odkrył, że podczas gdy cykle światło-ciemność były synchronizowane w wyizolowanych mózgach muszek, cykle temperatury już nie. Naukowcy przypuszczają, że jeżeli ma być przeprowadzona synchronizacja temperaturowa, neurony zegara dobowego w mózgu muszą odebrać informacje z tkanek obwodowych. Zauważyli, że synchronizacja temperaturowa jest również utrudniona przez zakłócenia genu "nocte" w komórkach obwodowych.

    "Zmniejszenie funkcji genu nocte w organach chordotonalnych [głównych organach czuciowych muszki] zmienia ich funkcję i znacznie zakłóca synchronizację temperaturową aktywności behawioralnej" - jak wykazują wyniki badań.

    Naukowcy odkryli, że inne mutacje, które wpływają na funkcjonowanie organów chordotonalnych również zakłócają synchronizację temperaturową. To pokazuje jak ważną rolę w tym procesie odgrywa gen nocte oraz jak ważne są organy chordotonalne dla struktur czuciowych, zwłaszcza jako całodobowych receptorów temperatury.

    "Wyniki naszych prac pokazują zaskakujące i ważne różnice mechanistyczne między synchronizacją świetlną a temperaturową oraz pogłębiają naszą wiedzę na temat sposobu regulacji zegara w naturze" - wyjaśnia dr Stanewsky. "Ostatnie badania wykazują raz jeszcze możliwości klasycznej genetyki w identyfikowaniu nowych czynników i mechanizmów. Na podstawie samego tylko przyglądania się sekwencji DNA genu nocte nikt nie byłby w stanie przewidzieć funkcji tego genu ani organów chordotonalnych w synchronizacji temperaturowej."

    W badaniach udział wzięli również naukowcy z Instytutu Zoologii przy Uniwersytecie w Regensburgu w Niemczech.

    rdo: CORDIS

    informacji: Neuron: http://www.cell.com/neuron/ EUCLOCK: http://www.euclock.org/ Teksty pokrewne: 28580, 29074 Kategoria: Wyniki projektów
    Źródło danych: Neuron
    Referencje dokumentu: Sehadova, H., et al. (2009) Temperature entrainment of Drosophila"s circadian clock involves the gene nocte and signalling from peripheral sensory tissues to the brain. Neuron, publikacja z dnia 29 października. DOI: 10.1016/j.neuron.2
    Indeks tematyczny: Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Metody pomiarowe; Badania Naukowe RCN: 31419   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Synchronizacja absolutna – synchronizacja zegarów obecna w sformułowaniu zasad teorii względności odmienna od synchronizacji Einsteina-Poincarégo. Dawca czasu (niem. Zeitgeber) – egzogenne źródło synchronizacji zegara biologicznego organizmu do rytmu 24-godzinnego. Dla większości organizmów głównym dawcą czasu jest światło (sekwencje światła i ciemności). Funkcję tę mogą także pełnić rytmy temperatury otoczenia, dostępność pokarmu czy bodźce społeczne. Synchronizacja pionowa (ang. vertical synchronization V-sync) – synchronizacja wyświetlania obrazu przez urządzenie wyświetlające z dopływającymi do niego danymi o obrazie.

    Synchronizacja zegarów: Synchronizacja zegarów stanowi fundamentalny punkt szczególnej teorii względności. Każdy punkt w czasoprzestrzeni jest teoretycznie wyposażony w wirtualny zegar i pozostaje tylko zsynchronizować je, aby otrzymać informację o kolejności zdarzeń. W tym celu wysyłamy sygnał świetlny do punktu zaopatrzonego w zegar i czekamy na jego natychmiastową odpowiedź również w postaci impulsu świetlnego. W momencie jego powrotu znamy opóźnienie zegara, który synchronizowaliśmy co wystarcza nam do określenia pojęcia następstwa i jednoczesności zdarzeń. Należy podkreślić, że synchronizujemy zegary tylko w obrębie tego samego układu inercjalnego. Synchronizacja (z stgr. σύγχρονος synchronos - równoczesny) – koordynacja w czasie, co najmniej dwóch zjawisk (procesów), tzn. dążenie do równoległego, niezależnego ich przebiegu, skoordynowanego w czasie lub do jednoczesnego ich zakończenia. Pojęcie synchronizacji występuje w fizyce, informatyce, elektronice, telekomunikacji, robotyce, multimediach (np. synchronizacja dźwięku z obrazem), muzyce i ekonomii (synchronizacja cykli koniunkturalnych).

    Problem producenta i konsumenta to klasyczny informatyczny problem synchronizacji. W problemie występują dwa rodzaje procesów: producent i konsument, którzy dzielą wspólny zasób - bufor dla produkowanych (konsumowanych) jednostek. Zadaniem producenta jest wytworzenie produktu, umieszczenie go w buforze i rozpoczęcie pracy od nowa. W tym samym czasie konsument ma pobrać produkt z bufora. Problemem jest taka synchronizacja procesów, żeby producent nie dodawał nowych jednostek gdy bufor jest pełny, a konsument nie pobierał gdy bufor jest pusty. Pojęcie bariery w przetwarzaniu równoległym definiujemy dla grupy procesów jako miejsce synchronizacji, które każdy z nich musi osiągnąć zanim obliczenia będą kontynuowane.

    Zegar biologiczny – wewnętrzny oscylator, zespół sterowanych genami procesów biochemicznych zachodzących w komórkach i tkankach organizmu umożliwiający ciągły pomiar czasu, niezależnie od zmian w środowisku zewnętrznym. Jest to mechanizm pozwalający na synchronizację procesów życiowych organizmów do cyklicznie powtarzających się zmian w zewnętrznych warunkach środowiska. Wytwarzanie rytmu zegara biologicznego związane jest z rytmiczną ekspresją genów zegarowych. Rolę koordynacyjną odgrywa melatonina. Problem ucztujących filozofów (znany też jako problem pięciu filozofów) jest przykładem klasycznego dla informatyki zadania synchronizacji procesów.

    Problem czytelników i pisarzy – klasyczny informatyczny problem synchronizacji dostępu do jednego zasobu (pliku, rekordu bazy danych) dwóch rodzajów procesów: dokonujących i niedokonujących w nim zmian.

    Choć wiele opisujących mitologię irlandzką rękopisów zaginęło, a prawdopodobnie znacznie więcej treści nigdy nie zostało spisanych, istniejących informacji wystarcza, aby wyróżnić cztery odrębne, czasem zachodzące na siebie, cykle: Cykl Mitologiczny, Cykl Ulsterski, Cykl Feniański i Cykl Historyczny. Istnieje też wiele tekstów mitologicznych, które nie należą do żadnego z cykli, jak również spora liczba spisanych opowieści ludowych, które, choć nie są czysto mitologiczne, opowiadają o postaciach z jednego lub kilku spośród tych czterech cykli.

    Zmysł temperatury, czucie temperatury, termorecepcja – zmysł, przez który organizm odbiera temperaturę. U większych zwierząt termorecepcja przeważnie odbywa się przez skórę. Szczegóły tego jak funkcjonują receptory temperatury nadal są w trakcie badań. Ssaki mają co najmniej dwa typy termoreceptorów: te, które odpowiedzialne są za czucie gorąca (tj. temperatury powyżej stałej temperatury ciała) i te, które odpowiadają za czucie zimna (tj. temperatury poniżej stałej temperatury ciała).

    Dodano: 30.10.2009. 16:12  


    Najnowsze