Разница между ночью и днем: циркадные часы могут защитить стареющие глаза


Плодовые мушки дают представление о возрастных изменениях в зрении человека. Команда исследователей обнаружила, что циркадные часы играют важную роль в защите глаз от дегенерации сетчатки. Команда изучала плодовых мух, которые служат хорошей моделью для сетчатки человека. Викки Уик, доцент биохимии в сельскохозяйственном колледже Пердью, возглавила команду. фото: Университет Пердью/Том Кэмпбелл


В то время как яркий свет помогает нам лучше видеть, нашим глазам нужна темнота для лучшего зрения. Свет разрушает чувствительные механизмы наших глаз каждый день, и в темноте ночи ключевые части перестраиваются. Часы наших циркадных ритмов запускают этот процесс, и исследователи обнаружили, что если часы нарушены, наши глаза могут подвергаться большему риску дегенерации сетчатки с возрастом.


"Представьте, если бы мы могли замедлить или предотвратить потерю зрения из-за дегенерации сетчатки", - сказала Викки Уик, доцент кафедры биохимии в Сельскохозяйственном колледже Университета Пердью, возглавлявшая исследование. "Чтобы сделать это, нам нужно понять молекулярные механизмы, которые приводят к возрастным изменениям, а также внешние и внутренние факторы, которые влияют на них. В этом исследовании мы обнаружили, что циркадные часы играют удивительно важную роль в возрастных изменениях сетчатки. Эти внутренние часы могут иметь решающее значение в пожилом возрасте для предотвращения дегенерации сетчатки и поддержания здоровья глаз".


Команда изучила глаза мух-дрозофил, общую модель человеческого глаза. Тем не менее, исследование было необычным в использовании нескольких временных точек во время старения, сосредоточении внимания на нейронах фоторецепторов и новых подходах к анализу данных. Результаты подробно описаны в статье PLOS Genetics.


"В наших более ранних исследованиях, просто фокусируясь на экспрессии генов, мы упускали часть истории", - сказал Уик. "Изучая изменения в хроматине, которые изменяют доступ к основной ДНК во время старения, мы смогли идентифицировать некоторые факторы транскрипции, которые управляют этими изменениями экспрессии генов в стареющем глазу".


Weake признает докторанта Хуана "Jupa" Jauregui-Lozano за идею и применение используемого метода биоинформатики.


"Я наткнулся на мощный метод биоинформатики, который может идентифицировать изменения в активности транскрипционных факторов, помогая нам понять регуляцию генов",-сказал Яурегуи-Лозано. "Результаты показали, что факторы транскрипции Clock и Cycle, известные своей ролью в циркадном ритме, показали прогрессивные изменения активности с возрастом. Это соответствует тому, что мы знаем о биологии глаз, и этот непредвзятый подход привел нас к определению часов и цикла как интересных целей для изучения".


Метод, называемый diffTF, рассматривает изменения доступности ДНК в хроматине между различными условиями. Он генерирует панель потенциальных кандидатов для преследования, в отличие от исследовательской группы, начинающейся с целевого гена.


"Часы и цикл были известны как главные регуляторы циркадных ритмов, но мы видели, что они также регулируют почти все гены, участвующие в восприятии света в сетчатке",-сказал Яурегуи-Лозано. "Когда нарушается комплекс " Часы:цикл", мухи подвержены светозависимой дегенерации сетчатки и светозависимому увеличению окислительного стресса. У людей нарушение циркадных ритмов было связано с началом нескольких возрастных глазных заболеваний. Это еще одна часть головоломки".


Регулирование времени, в течение которого производятся эти белки, важно для защиты светочувствительных нейронов и сохранения зрения, сказал Уик.


"Белки, участвующие в восприятии света, чувствительны и деградируют в течение дня, когда они подвергаются воздействию света", - сказала она. "Если циркадные часы выключены, и эти белки не производятся в нужное время, это проблема".


Исследование показало, что этот комплекс контролирует экспрессию генов почти 20% активных генов в фоторецепторах дрозофилы. Исследование также показало, что комплекс отвечает за поддержание глобального уровня доступности хроматина в фоторецепторах, что является критическим шагом в транскрипции генов.


Соавтор Хана Холл, доцент кафедры биохимии в Пердью, провела эксперименты со светом и тьмой, чтобы увидеть влияние на транскрипцию генов, когда она была исследователем в лаборатории Уика.


В отличие от большинства клеток человеческого тела, нейроны не делятся и не размножаются. Смерть нейронов приводит к дегенеративным заболеваниям, сказал Холл. Из-за этого клеточные процессы, участвующие в их восстановлении и регулировании, особенно важны. Белки достигают этого, и гены контролируют, какие белки производятся.


"Старение является основным фактором риска нейродегенеративных заболеваний", - сказал Холл. "Если мы сможем понять механику того, как вещи сбиваются с пути или становятся неправильно отрегулированными в наши более поздние годы, мы сможем предотвратить или замедлить прогрессирование этих заболеваний. Потеря зрения влияет на продолжительность жизни, независимость и качество жизни человека. Даже задержка начала на пять лет может иметь огромное значение. У нас есть идеи, и мы будем искать ответы".


Источник.











Обсудить:

0 comments:

Всегда рады услышать ваше мнение!