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Les chercheurs élucident le rétablissement fondamental de mort-zone de mécanisme dans des horloges circadiennes

Mouvement propre

La plupart des organismes sur terre ont les horloges circadiennes. Dans les mammifères, le stimulateur circadien est situé au noyau suprachiasmatic (SCN) du cerveau. Le SCN se compose d'environ 20.000 neurones, et on peut observer indépendamment l'expression du gène oscillante avec une période de 24 heures environ dans chacun. Ces vibrations cellule-autonomes d'expression du gène sont réglées par la régulation par réaction du signal négative retardée des gènes circadiens d'horloge, et le fonctionnement comme horloge circadienne de régler les rythmes comportementaux et physiologiques des organismes.

Une des propriétés importantes des horloges circadiennes est la réaction aux signes légers, qui permet à des organismes de devenir entraînés au cycle lumière-foncé de 24 heures sur terre. On lui a montré que les horloges circadiennes répondent aux signes légers au cours de la nuit, alors qu'elles ne répondent pas à de tels signes pendant la journée. Ceci juge vrai même lorsqu'un organisme est maintenu dans la densité complète ; une pulsation lumineuse courte ne change pas la période de l'horloge circadienne quand le temps de fuselage de la personne est à la journée. La période de temps l'où l'horloge circadienne est peu sensible aux signes légers désigné sous le nom « de la zone en angle mort ». Les études précédentes ont indiqué que la présence d'une zone en angle mort améliore la robustesse de l'horloge. Cependant, le mécanisme étant à la base de son rétablissement est peu clair.

Résultats

Les chercheurs de l'université de Kanazawa ont employé des simulations mathématiques de modélisation et sur ordinateur pour élucider le rétablissement fondamental de mort-zone de mécanisme. Les espèces différentes ont différents mécanismes de lumière-réaction. Par exemple, dans le système d'horloge circadien de la drosophile de mouche à fruit, les signes légers induisent la dégradation du répresseur circadien INTEMPOREL. En revanche, dans les mammifères, des signes légers sont perçus par les yeux et induisent l'expression de la période circadienne de gène d'horloge dans le SCN. Ces différences ont abouti des chercheurs à partir de l'université de Kanazawa à douter que les mécanismes pour le rétablissement de mort-zone dans ces deux substances sont courants ou distincts.

Pour aborder cette question, les chercheurs ont utilisé un modèle mathématique appelé le modèle de Goodwin. Ce modèle a été employé pour décrire une boucle de contre-réaction négative dans le système d'horloge circadien en considérant les concentrations de l'ARNm et de la protéine comme variables. Les simulations numériques ont expliqué que la saturation de la transcription de l'ARNm intemporel induit le rétablissement d'une zone en angle mort de jour dans l'horloge circadienne de drosophile. Dans l'horloge circadienne mammifère, la saturation de la traduction, plutôt que la transcription, de la protéine de PÉRIODE produit d'une zone en angle mort. Les simulations sur ordinateur ont expliqué que la saturation de ces réactions annule l'effet des signes légers seulement pendant la journée. Ainsi, la saturation de la synthèse d'un répresseur dans la boucle de contre-réaction négative qui règle la vibration circadienne peut être un mécanisme économisé pour produire des zones en angle mort de jour parmi des espèces différentes.

Perspectives de signification et d'avenir

La zone en angle mort est considérée importante pour l'entraînement robuste des horloges circadiennes pour les cycles lumière-foncés. La présente étude prouve que, en principe, même les neurones uniques peuvent réaliser une zone en angle mort. Ceci qui trouve propose que les propriétés principales des horloges circadiennes soient déterminées au niveau unicellulaire.

L'entraînement de l'horloge circadienne aux cycles lumière-foncés est principal à la santé des personnes. Par exemple, un mésappariement entre le moment d'horloge dans le fuselage et le moment dans une place locale peut entraîner l'avion à réaction-retard. Ainsi, l'étude de la réaction de l'horloge circadienne aux signes légers est essentielle afin de comprendre une des horloges biologiques les plus courantes sur terre, qui peut avoir l'installation médicale.

Source :
Université de Kanazawa

Référence de tourillon :

Uriu, le &Tei de K, réaction saturée de H (2019) A dans la synthèse de répresseur produit une zone en angle mort de jour dans des horloges circadiennes. Bio-informatique de PLOS. doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006787