نوروبیولوژیست ها ژن جدیدی را شناسایی می کنند که برای ریتم های سالم روزانه مهم است

زندگی بر اساس یک برنامه 24 ساعته سازماندهی شده است. مرکز این ریتم منظم، ساعت شبانه روزی است، زمان سنجی که تقریباً در هر اندام، بافت و نوع سلولی وجود دارد. زمانی که ساعت نامناسب می‌رود، اختلال در خواب یا انواع بیماری‌ها ایجاد می‌شود.

کشف اخیر دانشگاه نورث وسترن می تواند به درک چگونگی ارتباط این ساعت با چرخه های روزانه کمک کند. تیمی از نوروبیولوژیست ها ژن جدیدی به نام Tango10 را شناسایی کرده اند که برای ریتم های رفتاری روزانه حیاتی است. این ژن در یک مسیر مولکولی درگیر است که از طریق آن ساعت شبانه روزی هسته (“چرخ دنده ها”) خروجی سلولی ساعت (“دستگاه ها”) را برای کنترل چرخه های خواب و بیداری روزانه کنترل می کند.

در حالی که این مطالعه با استفاده از مگس میوه Drosophila melanogaster انجام شد، یافته‌ها پیامدهایی برای انسان‌ها دارند. آگاهی از نحوه عملکرد این مسیر می‌تواند منجر به درمان‌هایی برای کمک به مشکلات خواب شود و می‌تواند بیماری‌های انسانی مرتبط با ساعت مانند افسردگی، بیماری‌های عصبی را روشن کند. و بیماری متابولیک

دکتر راوی آلادا، کارشناس ریتم شبانه روزی که این مطالعه را رهبری می کند، می گوید: «دانشمندان در مورد «دنده های» ساعت چیزهای زیادی می دانند، اما در مورد «دستگاه ها»، جایی که رفتار ایجاد می شود، یا ارتباط بین این دو چیز زیادی نمی دانند.

او گفت: «ما می‌خواستیم زیربنای مولکولی «سیگنال بیدار شدن» روزانه را بهتر درک کنیم، که به حیوان هشدار می‌دهد زمان بیدار شدن است. در این مطالعه، ما بر روی نورون‌های ضربان‌ساز که چرخه خواب و بیداری را کنترل می‌کنند، تمرکز کردیم و از غربالگری ژنتیکی برای شناسایی ژن‌هایی که نورون‌ها را تنظیم می‌کنند، استفاده کردیم.

آلادا استاد برجسته ادگار سی استانتز در علوم اعصاب و رئیس بخش زیست‌شناسی عصبی در کالج علوم و هنر واینبرگ است. آلادا همچنین معاون مرکز نورث وسترن برای خواب و زیست شناسی شبانه روزی است.

این مطالعه در هفته 15 نوامبر توسط The مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS). آلادا نویسنده مسئول مقاله است.

علاوه بر آزمایش‌های مگس انجام شده در آزمایشگاه آلادا، تیم Northwestern با کیسی دیکمن و متیو مویت از موسسه فناوری نیوجرسی که آزمایش‌های مدل‌سازی محاسباتی را انجام دادند، کار کردند.

محققان Northwestern تعدادی از ژن‌ها را که فکر می‌کردند می‌توانند برای عملکرد ساعت شبانه‌روزی و رفتار مگس مهم باشند، غربالگری کردند. آنها از طریق این فرآیند ژنی به نام Tango10 را کشف کردند. وقتی آنها این ژن را از بین بردند، مگس ریتم عادی رفتار 24 ساعته خود را از دست داد. برخی از جریان های پتاسیم کاهش یافته و احتمالاً منجر به نورون های بیش فعال و از دست دادن ریتم منظم می شود.

در شرایط عادی در مگس، سطح پروتئین Tango10 با زمان شبانه‌روزی بالا و پایین می‌رود که می‌تواند فعالیت نورون‌ها را به سمت بالا و پایین تعدیل کند که به نوبه خود می‌تواند چرخه خواب و بیداری حیوان و رفتار آن را هدایت کند. در مگس هایی که فاقد ژن Tango10 هستند، این ریتم روزانه مختل می شود.

آلادا گفت: «یافته‌های ما شکاف مولکولی را در درک ما از نحوه کنترل عقربه‌ها توسط چرخ دنده‌های اصلی ساعت پر می‌کند.

عنوان مقاله “آداپتور E3 یوبیکوئیتین لیگاز Tango10 ساعت شبانه روزی هسته را به نوروپپتید و ریتم های رفتاری مرتبط می کند.” نویسندگان مشترک، جونگ بین لی و چونگهون لیم، همکاران سابق فوق دکترا در آزمایشگاه آلادا هستند.