На основе анализа плодовой мухи ученые обнаружили около 80 генов, связанных с «утренностью» и «вечером».Исследователь д-р Эран Таубер, один из трех авторов исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Neurology, сказал: «Большинство людей обнаруживают, что их производительность достигает пика в определенное время дня.
Обнаружены большие различия в этих дневных предпочтениях, от «жаворонков» рано встающих до поздних «сов». Влияние этого предпочтения («хронотипа») на здоровье и поведение хорошо задокументировано, но молекулярная основа в значительной степени неизвестна.«В этом новом исследовании мы использовали плодовых мушек, чьи генные часы очень похожи на человеческие, чтобы получить первое представление о молекулярной основе предпочтений« утро / вечер ». Поскольку эта генетическая система очень похожа у насекомых и человека, есть большая вероятность, что некоторые из генов, которые мы идентифицировали у мух, также будут важны для суточных предпочтений человека.«Большинство этих генов присутствует в геноме млекопитающих, поэтому может быть полезной отправной точкой для исследований на людях.
Например, относительно большое количество генов было связано с молекулярным сигнальным путем, называемым MAPK, который также присутствует у человека и участвует в развитие многих видов рака ».Доктор Таубер, преподаватель молекулярной эволюции в Университете Лестера, работал с доктором Эцио Розато и профессором Бамбосом Кириаку на кафедре генетики.Доктор Таубер добавил: «Для многих из нас жизнь в основном проходит в помещении, поэтому мы больше не подвержены естественным колебаниям света и температуры, которые характеризуют цикл день-ночь.
Что еще хуже, ритм жизни таков, что для многих людей экономический или социальный призыв начать новый день звучит за несколько часов до внутреннего вызова биологических часов.«Комбинированный эффект этих двух образов жизни вызывает несоответствие между внутренним и внешним хронотипом, которое может быть более или менее выраженным для хронотипов позднего подъема« сова »или раннего подъема« жаворонка »."Это создает дисфункцию часов, которая отражается не только во временной дезориентации и проблемах со сном, но и в таких состояниях, как ожирение, психические заболевания, сердечно-сосудистые заболевания и рак.«Наше исследование — первая ступенька к определению того, какие гены вовлечены в этот процесс. Это позволит улучшить диагностику и, в конечном итоге, персональную медицину, при которой жаворонки и совы получат индивидуальную терапию».
Доктор Эцио Розато, ведущий исследователь, сказал: «Ключевой вывод этого исследования заключался в том, что большинство генов, которые мы идентифицировали, не являются генами основных часов, а являются генами, участвующими в разнообразных молекулярных путях. Это меняет наше представление о теле. часы, от кардиостимулятора, который управляет ритмами, до системы отсчета времени, которая взаимодействует с окружающей средой.
Д-р Таубер добавил: «Мы определили штаммы мух, которые демонстрируют поведение, похожее на утреннее и вечернее. Это позволило нам провести глобальное исследование экспрессии генов в масштабах, которые никогда не проводились раньше.
Суточные предпочтения интенсивно изучались на людях, но не на молекулярном уровне Это первое исследование, сравнивающее экспрессию генов у «жаворонка» и «совы».«Еще один интересный результат этого исследования заключается в том, что молекулярные процессы у сов не просто задерживаются по сравнению с жаворонками, но полностью отличаются.
Я называю это поведение« теорией пинбола ». Как только экспрессия гена задерживается (у жаворонков) , переносится совершенно другой каскад молекулярных событий, подобный мячу в автомате для игры в пинбол, который выбирает другой маршрут в каждом запуске. Конечная точка может быть аналогичной, но разные молекулярные маршруты приводят к разному времени путешествия ».Исследователи использовали дрозофилу дрозофилы, чтобы идентифицировать гены, связанные с утренним и вечерним днем. Исследование было сосредоточено на времени выхода взрослых особей из куколок — события, которое регулируется циркадными часами.
В то время как большинство штаммов демонстрируют эклозию на рассвете («жаворонки»), команда исследовала большое количество диких штаммов и определила штаммы, которые демонстрируют позднюю эклозию («совы»). Команда использовала метод, называемый секвенированием РНК (RNA-seq), для количественной оценки экспрессии генов по всему геному.
Сравнивая экспрессию генов у линий «жаворонка» и совы, команда определила около 80 генов, которые показывают существенные различия в их экспрессии и могут объяснять различное суточное предпочтение.Доктор Таубер пришел к выводу: «Изучение экспрессии генов было лишь частью нашего исследования. Очевидный вопрос заключается в том, что вызывает различную экспрессию у жаворонков и сов.
Это различие в значительной степени связано с генетическими вариациями в их последовательностях ДНК — разными версиями генов, которые являются присутствуют у жаворонков и сов. В другой серии экспериментов мы воспользовались тем фактом, что в настоящее время доступна последовательность ДНК всего генома многих штаммов мух. Мы провели большой обзор и выявили некоторые интересные генетические вариации, связанные с дневным предпочтение.
В настоящее время мы анализируем данные и надеемся опубликовать результаты в должное время ».Их работа финансировалась BBSRC.