«Чтобы сбросить циркадные часы, вам в конечном итоге необходимо сбросить их молекулярные механизмы», – сказал руководитель исследования Джозеф С. Такахаши, Ph.D., Профессор и заведующий кафедрой неврологии в UTSW и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. "Это исследование предполагает, что Npas4 может быть одним из самых важных компонентов для сброса часов на свет."
На протяжении десятилетий исследователи знали, что область мозга, называемая супрахиазматическим ядром (SCN), отвечает за контроль циркадных ритмов, различных циклов активности, которые обычно выполняются на 24-часовой основе. Эти ритмы улавливаются светом, доктор. Такахаши объяснил; клетки в SCN реагируют на сигналы, передаваемые сетчаткой, светочувствительной тканью глаза.
Однако молекулярная основа этого явления до конца не изучена.
Чтобы лучше понять, как SCN устанавливает циркадные ритмы, исследователи использовали метод, называемый одноядерным секвенированием, чтобы посмотреть на активность генов в отдельных клетках мышей после того, как животные подверглись воздействию света. Доктор. Такахаши и его коллеги обнаружили, что три разные субпопуляции нейронов SCN реагируют на световую стимуляцию.
Общей нитью, связывающей эти подтипы вместе, была повышенная активность генов, которые отвечают на нейрональный белок 4 домена PAS (NPAS4), белок, продуцируемый геном Npas4.
Когда доктор.
Такахаши и его коллеги выставили на свет мышей, в которых отсутствует Npas4, и это ослабило реакцию сотен генов циркадных часов. Кроме того, циркадный период животного увеличился примерно на дополнительный час, почти до 25 часов вместо обычных 24 часов.
Вместе эти результаты предполагают, что Npas4 является главным регулятором многих индуцированных светом генов, ключевой частью головоломки того, как работает циркадная система. Такахаши сказал.
Чем больше исследователи узнают о молекулярных основах циркадных часов, доктор.
Такахаши добавил, что чем больше они смогут манипулировать им для улучшения здоровья и самочувствия – например, чтобы облегчить смену часовых поясов или помочь сменным работникам бодрствовать или спать, чтобы соответствовать их рабочим циклам. Это также может привести к новым методам лечения расстройств, отмеченных аномальными циклами сна / бодрствования.
Другие исследователи, которые внесли свой вклад в это исследование, включают Пин Сю, Стефано Берто, Ашвиникумар Кулкарни, Бёнха Чжон, Кришанти Джозеф, Кимберли Х. Кокс, Тэ-Гён Ким, весь Юго-Западный Юта; и Майкл Э. Гринберг из Гарвардской медицинской школы.
Доктор.
Такахаши держит Loyd B. Заслуженный председатель кафедры неврологии в UTSW. Работа выполнена в сотрудничестве с лабораторией доктора философии Женевьев Конопка.D., Адъюнкт-профессор нейробиологии, научный сотрудник Джона Хайтена в области исследований аутизма и директор Центра нейрогеномики UTSW. Доктора. Такахаши и Конопка – члены Общества Питера О’Доннелла-младшего.
Институт мозга. Доктор. Ким, заслуженный ученый в области неврологии, также является членом Института мозга О’Доннелла.
Это исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения (NS106657, DC014702, MH102603, NS028829), Медицинского института Говарда Хьюза, Института Джеймса С. Научная инициатива Фонда Макдоннелла 21-го века в понимании человеческого познания – научная награда (220020467) и Инициатива Чана Цукерберга, рекомендованный фонд Фонда сообщества Кремниевой долины (HCA-A-1704-01747).