Нейроны клопов-щитников нуждаются в гене биологических часов для сезонной яйцекладки

Исследователи из Японии обнаружили, что нейроны насекомых, стимулирующие откладку яиц, нуждаются в гене биологических часов для клеточного ответа, зависящего от длины дня.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные из Университета Осаки впервые показали, что ответ на длину дня в нейронах насекомых, способствующих яйцекладке, требует гена циркадных часов period.

Циркадные часы — биологические часы с периодом, примерно равным суточному циклу — позволяют животным адаптироваться к сезонам. Ответ организма на длину дня, позволяющий приспособиться к сезонным изменениям, известен как фотопериодическая реакция.

«Фотопериодическая реакция через циркадные часы считается важной для сезонной регуляции таких физиологических функций, как размножение, температурная толерантность и накопление питательных веществ», — говорит ведущий автор Масахару Хасэбэ.

Чтобы исследовать роль фотопериодической реакции нейронов и её связь с генами циркадных часов, учёные проанализировали эту реакцию на клеточном уровне, в частности, экспрессию генов циркадных часов в мозге клопов-щитников (Riptortus pedestris). Эти клопы демонстрируют чёткие фотопериодические реакции в размножении и служат хорошей моделью.

«Мы обнаружили нейроны насекомых, которые реагируют на сезонные изменения длины дня, используя циркадные часы насекомого», — объясняет старший автор Сакико Сига. «Эти нейроны способствуют яйцекладке, и наш одноклеточный анализ показал, что ген циркадных часов был необходим для зависящего от длины дня ответа в этих нейронах».

Команда сосредоточилась на крупных клетках pars intercerebralis — области мозга, важной для стимуляции яйцекладки у клопов-щитников.

«Хотя всё больше признаётся, что гены циркадных часов важны для фотопериодических реакций, до сих пор не было ясно, как информация о длине дня кодируется на уровне клеток или цепей на основе этих генов», — говорит Хасэбэ.

Использованные в исследовании методы помогут прояснить важность молекулярной основы циркадных часов для фотопериодического кодирования внутри клеток.