Исследование раскрывает механизм светочувствительности циркадных нейронов без формирования изображения
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне выяснили, как древний флавопротеин реагирует на ультрафиолетовый (UV), синий и красный свет, информируя внутренние циркадные процессы о времени суток.
Исследование под руководством Тодда К. Холмса, профессора кафедры физиологии и биофизики Медицинской школы UCI, было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фототрансдукция относительно хорошо изучена в глазах и других внешних фоторецепторах животных для формирования изображения. Гораздо меньше понятны механизмы фототрансдукции в неглазных светочувствительных клетках, включая нейроны центрального мозга. В данном исследовании учёные показали, как синий и ультрафиолетовый (UV) свет создают устойчивый световой ответ, ключевой для зрения без формирования изображения, которое усредняет уровень окружающего света, чтобы определить время суток и сообщить внутренним циркадным процессам. Красный свет также вызывает световой ответ, но менее устойчивый.
Используя Drosophila melanogaster (плодовую мушку), исследователи обнаружили, что зрение без формирования изображения у беспозвоночных зависит от редокс-химии светочувствительного белка криптохрома. Биологическая редокс-химия обычно связана с метаболизмом.
"Белковые предки криптохромов были ферментами репарации ДНК, активируемыми ультрафиолетовым светом, которые появились в эволюции более 3 миллиардов лет назад, задолго до появления нашей современной богатой кислородом атмосферы, защищающей нас от вредного ультрафиолетового излучения. Эти первые светочувствительные механизмы развились, когда одноклеточные организмы получили способность восстанавливать свою ДНК, повреждённую UV-светом, после приближения к поверхности воды. В то время жизни на суше не было. Примечательно, что эта древняя форма зрения без формирования изображения сохранилась до наших дней".
Свет является основным регулятором циркадных ритмов и вызывает широкий спектр специфичных для времени суток поведенческих реакций. Понимая, как насекомые реагируют на свет короткой длины волны, исследователи надеются разработать новые, экологически безопасные альтернативы для контроля вредных насекомых, таких как комары и мухи, и сократить потребность в токсичных пестицидах.