Science:科学家利用果蝇揭示昼夜循环的机制 Ca2+高神活

邓文龙

Science：科学家利用果蝇揭示昼夜循环的机制

来源：生物谷 2016-03-04 17:10



图片来源：medicalxpress.com

2016年3月4日 讯 /生物谷BIOON/ --最新研究揭示了日常生活的节律如何在大脑中被编码，来自华盛顿大学医学院的研究者近日发现，负责维持时间的不同神经元细胞在一天的不同时间段会都会变得具有活性，尽管这些神经元具有相同的分子时钟，相关研究刊登在了国际杂志Science上。

神经学家Paul Taghert说道，机体昼夜节律的影响会带来实质性的变化，比如我们其中有些人是夜猫子，而其他人则是早起的“云雀”，揭示这样的基本时间信息如何被转化成为大脑中实际的神经信号非常重要，因为大脑控制着机体每天的节律钟，包括有节律的行为等。长期以来科学家们并不清楚某些昼夜节律控制的行为和机体生理性改变如何同每日一次的时钟蛋白水平“升降”统一，比如在果蝇机体中，就会出现每天两次的行为活跃，即早上和晚上。

文章中，研究者想知道时钟蛋白的生化峰值如何引发每天不同时间段机体活性出现两个不同的峰值，同时他们还想知道是否这种神经元时间保持回路可以在一整天产生每日信号或者产生多种信号。随后研究者对活体果蝇每隔10分钟进行一次大脑扫描，持续24小时，果蝇经常被用于进行生物钟研究，因为其大脑中的生物钟是通过起搏神经元来维持的，这就使其可以作为一种更好进行研究的模式动物来用于相关研究。

研究者在果蝇的起博细胞中检测了钙质水平，以此来评估细胞的活性，因为高钙水平往往揭示高水平的神经活性，让研究者意想不到的是，他们发现，每一个起搏细胞都展现出了一个不同阶段的活性，而这种活性模式对环境信号非常敏感，比如昼长，而且还对生物钟也异常敏感；随后研究者发现了一种特殊的起搏神经元群体，其在果蝇活性早高峰前大约4个小时的时候会表现地异常活跃，而另一组特殊的起搏神经元则在果蝇活性“晚高峰”前4个小时表现地异常活跃。

从本质上来讲，神经元群体可以决定其在生物钟所扮演的角色，而研究者认为在早晨阶段会有一组神经元促进果蝇早上活跃，又有另一组神经元使其在晚上活跃。而对突变果蝇机体的的特殊基因进行研究，研究者就可以鉴别出一种名为色素趋散因子（PDF）的化学信号，这种神经肽由早晨的起搏神经元分泌产生，用以帮助果蝇机体起搏神经元的多样化从而控制其在一天中的行为。

PDF是由日出时果蝇机体最具有活性的神经元细胞分泌产生的，而在PDF受体突变的果蝇机体中，研究者发现两组另外的神经元或许在一天中的其它任何时间都处于活性状态，最后研究者表示，起搏神经元的活性在突变果蝇中慢慢变得更加具有同步性，而且果蝇机体常规的活性模式也会被关闭。目前由于很多昼夜节律控制的原则在很多不同物种中都处于保守状态，而果蝇机体中的神经元机制或许就可以揭示一种常规的生物钟原则。（Bioon.com）

http://science.sciencemag.org/content/351/6276/976



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