В первом исследовании такого рода в области циркадной биологии исследователи UTM использовали секвенирование РНК для наблюдения за экспрессией генов в супрахиазматическом ядре (SCN), крошечной области области гипоталамуса мозга, которая управляет биологическими часами у млекопитающих. Их результаты указывают на ген, который, по-видимому, регулирует биологические часы и действует как «главный контроль» центрального циркадного водителя ритма.
Ранее исследователи изучали Period2, ген, обнаруженный в SCN, и были удивлены, обнаружив, что другой ген, известный как SOX2, также присутствует в той же области. «Мы заметили, что Period2 всегда экспрессировался в той же популяции клеток, что и те, которые экспрессируются в SOX2 – биологические часы были одной из основных областей мозга, где эти два гена перекрывались», – говорит Хай-Ин Мэри Ченг, доцент кафедры Кафедра биологии и кафедра Канадских исследований в области молекулярной генетики биологических часов. «Это интересно, потому что SOX2 обычно экспрессируется в стволовых и раковых клетках, но мы обычно не находим его в больших количествах в мозге здорового взрослого человека или в нейронах.
Мы задавались вопросом, может ли у него быть функция, о которой раньше никто не думал."
«Наше исследование сосредоточено на базовом понимании того, как организуются биологические часы», – говорит ведущий автор и кандидат наук Артур Ченг (не имеет отношения). Он отмечает, что такие события, как посменная работа, смены часовых поясов и путешествия между часовыми поясами, могут нарушить циркадные ритмы у людей. "Это может негативно сказаться на здоровье.
Считается, что нарушение циркадных ритмов связано с такими проблемами со здоровьем, как усталость, рак, сердечный приступ и инсульт."
Используя модели мышей, у которых отсутствовал ген SOX2, исследователи наблюдали за поведением грызунов в контролируемых условиях окружающей среды. «Обычная мышь с работающими биологическими часами начнет вращаться на своем колесе, когда погаснет свет, и будет работать всю ночь», – говорит Артур Ченг. "Они останавливаются и ложатся спать, когда загорается свет, но когда мы выключаем SOX2, мыши, кажется, не знают, что они делают."
«Как будто их часы сломаны или шатаются», – добавляет Хай-Ин Мэри Ченг. "Время не показывает должным образом.«Мыши, у которых отсутствовал SOX2, также демонстрировали слабую беговую активность и нерегулярный режим сна. «Как будто они хронически страдали от смены часовых поясов», – говорит Артур Ченг, отмечая, что у мышей также были проблемы с адаптацией к новому расписанию. «Они потеряли свой ритм даже при небольшом изменении освещенности», – говорит он. "Адаптация к смене часовых поясов встроена в наши биологические часы – именно так мы можем выжить в межконтинентальных путешествиях. Но мыши, у которых отсутствовал ген SOX2, утратили способность адаптироваться."
«Когда мы отключили SOX2, мы наблюдали большие изменения в различных генных сетях в SCN, которые были очень важны для его функций нейронной сети», – говорит Хай-Ин Мэри Ченг. «Мы думаем, что вместо того, чтобы регулировать один ген, SOX2 координирует экспрессию многих, многих генов и вносит свой вклад в функцию SCN как главного регулятора циркадного водителя ритма."