Молекулярный путь от внутренних часов к клеткам, контролирующим покой и активность
Новое исследование из лаборатории Амиты Сегал раскрывает молекулярный путь, который передаёт сигналы о времени суток от "внутренних часов" организма к клеткам, управляющим суточными ритмами покоя и активности у плодовых мушек (Drosophila).
Открытие "чёрного ящика"
Исследователи обнаружили, что микроРНК miR-279 действует через сигнальный путь JAK/STAT, регулируя ритмы двигательной активности посредством суточных колебаний белков.
- У мутантных мух с сверхэкспрессией или делецией miR-279 (что приводит к высокому или низкому уровню сигналинга JAK/STAT) режим сна и бодрствования был хаотичным.
- Был сделан вывод, что для поддержания нормального паттерна активности необходим средний уровень активности JAK/STAT. Активность белка STAT демонстрирует суточный ритм.
Часть часового контура
- Колебания часового белка PERIOD в нейронах-водителях ритма оставались нормальными даже при отсутствии miR-279, что указывает на её действие ниже по течению от этих нейронов.
- Команда идентифицировала белок Upd (партнёр JAK/STAT) как мишень miR-279. Подавление Upd восстанавливало нормальный ритм поведения у мутантных по miR-279 мух.
- Было показано, что аксоны центральных часовых нейронов проецируются вблизи нейронов, экспрессирующих Upd, обеспечивая возможное физическое соединение для регуляции.
Предложенная модель
Команда предложила модель, в которой центральные часы влияют на цикл секреции белка Upd из клеток.
- Уровень мРНК Upd в нейронах подавляется miR-279.
- Upd может ритмично активировать рецептор Dome в третьей клетке.
- Это приводит к суточным колебаниям активности JAK/STAT и, в конечном итоге, к ритму покоя и активности.
Клинический контекст: Если этот механизм консервативен у людей, то нарушения в пути JAK-STAT (например, при некоторых иммунных расстройствах) могут также сопровождаться проблемами цикла сна-бодрствования.
Исследование опубликовано в выпуске журнала Cell от 17 февраля.