A biológiai óra genetikája

1. A biológiai óra genetikája

2. Kezdeti eredmények I. • az SCN transzplantációnál szó volt a tau-mutáns hörcsögökről • 1985-ben egy Martin Ralph nevű kutató furcsán viselkedő hörcsögöt észlelt egy Charles River szállítmányban – nappal volt aktív • továbbszaporítva mendeli intermedier öröklésmenet – 24/22/20 • ha nem ilyen laborba került volna, ma se tudnánk róla • érdekesség - az eredeti állatot „kiszabadították” • továbblépés – forward genetikai megközelítés • mutáció indukálása, hátha lesz hasznos • ellenvetések: • az óra genetikai háttere valószínűleg multigénes – nem látni majd a mutációt – a valóságban domináns, vagy intermedier öröklésmenet • a mutációk együttes jelenléte nehezíti majd az elemzést

3. Kezdeti eredmények II. • alacsonyabbrendűekben sikerrel alkalmazták a módszert (Drosophila, Neurospora, Arabidopsis) • Vitaterna (PhD hallgató) kapta a feladatot • az első 42 egér között volt egy Clock mutáns (1994) – homozigóta 28 órás periódusidő, néhány hét alatt lecseng állandó körülmények között • egér genetika jobban ismert – CLOCK géntermék basic loop-helix-loop (bHLH) típusú transzkripciós faktor, PAS (Drosophyla PER [period], ember ARNT [aryl hydrocarbon receptor translocator], Drosophyla SIM [single minded]) domain-el – fehérjék összekapcsolásában szerepel • a mutánsban A T báziscsere – egy exon hiányzik • a hiányzó exon glutaminban gazdag domain – más bHLH fehérjékkel összevetve azt sugallta, hogy a transzkripciót aktiváló rész hiányzik • a PAS domain pedig arra utalt, hogy dimerizálódva tölti be a szerepét

4. Az óragének • PAS tartalmú géneket kerestek – mintegy 14 óragént sikerült azonosítani emlősökben • vannak különbségek a fajok (Neurospora, Drosophila, emlős) között, de az elv ugyanaz • ezek minden sejtben átíródhatnak – sok perifériás óra lehetséges • megmagyaráz sok mindent – izolált szerv, disszociált sejtek, stb. • továbbra is kérdés a szinkronizáció az egyes sejtek között • hőmérséklet-függetlenség a diffúziós lépések, és az ellentétesen ható enzimreakciók miatt • Bmal1 – brain and muscle Arnt-like protein-1 • Clock – nincs ritmusa, állandóan termelődik • Cry – cryptochrome • Per – period • Rev-erb, ROR - retinoic acid related nuclear orphan receptors • egyéb fehérjék

5. B P C B P Clk Cry Cry Az óra mechanizmusa I. Bmal1 Clock Per1-3 Cry1-2 lebomlás

6. Az óra mechanizmusa II. Ko, C.H., Takahashi,J.S., Hum.Mol.Gen., 15(2006):R271–R277

7. Szignalizáció az SCN-ben I. Gillette, M.U., and Mitchell, J.W., Cell Tissue Res 309:99, 2002

8. Az óra kálcium hipotézise

9. Sleep propensity

11. Szignalizáció az SCN-ben II.