Oscilirajući gen
Oscilirajući geni je oznaka za gene koji se ispoljavaju ritmično ili u periodičnim ciklusima. Oscilirajući geni su obično cirkadijalni i mogu se prepoznati po periodičnim promjenama u stanju organizma. Cirkadijalni ritmovi, pod kontrolom oscilirajućih gena, imaju period od oko 24 sata. Na primjer, biljka ima otvaranje i zatvaranje cvijeta u različito doba dana ili budnost i/ili spavanje životinja može uključivati sve cirkadijalne ritmove. Također su mogući i ostalim termini ritma, kao što je 29,5 dana rezultat circalunarnih ritmova ili 12,4 sati rezultat cirkadijalnih ritmovima, ovisno o tome kada oscilirajući geni uključuju genski sat.[1][2][3]
Sržna komponenta gena koja daje takt ovoj ritmici je neophodni gen „pejsmejker“. Međutim, izlazni oscilirajući gen, kao što je onaj za vazopresin (AVP) , je ritmički ali nije neophodno da ima i pejsmejker.[4]
Molekularni bioritamski mehanizmi
urediPrimarni moleulski mehanizam djelovanja oscilirajućig genaje najbolje opiisan kao petlja povratne sprege na razini transkripcija/translacija.[5] Ova petlja sadrži i pozitivne regulatore, koji povećavaju ekspresiju gena i negativne regulatore, koji je smanjuju. Osnovni elementi ovih petlji su različitih tipova. U sisarskom cirkadijalnom satu, na primjer, transkripcijski faktori CLOCK i ARNTL alel BMAL1 su pozitivni regulatori. CLOCK i BMAL1 se vežu za E-box oscilirajućih gena, kao što su Per1, PER2 i Per3, te cry1 i Cry2 koji reguliraju svoju transcripciju. Kada PER i crys u citoplazmi formiraju heterokompleksu opet se unesu u jedro j, oni inhibiraju vlastitu transkripciju. To znači da će s vremenom nivo iRNK i proteini PER i crys ili bilo koji drugi proizvodi oscilirajućih gena u okviru ovog mehanizma – oscilirati.
Postoji i sekundarna povratna sprega, ili stabilizirajuća petlja, koja uređuje ciklično ispoljavanje Bmal1. Ovo je uzrokovano putem dva jedrova receptora, REV-ERB i ROR, koji potiskuju i/ili aktiviraju transkripciju Bmal1.
Pored ove povratne petlje, post-translacijske modifikacije također imaju ulogu u promjeni karakteristika cirkadijalnog sata, kao što je njegova peariodičnost. Bez bilo koje vrste povratno informacijske represije, molekularni sat će djelovati samo u periodu od nekoliko sati. Kazein kinaze koje su članovi CK1ε i CK1δ je nađeno da su sisarske proteinske kinaze, uključene u cirkadijalnu regulaciju. Mutacije u ovim kinazama su povezane s porodičnim uznapredovalim fazama spavanja u sindromu ovog poremećaja (FASPS). U principu, za degradacije PER, potrebna je fosforilacija putem ubikvitin ligaza. Za razliku od toga, fosforilacija BMAL1 preko CK2 je važna za akumulaciju BMAL1.[6][7] In contrast, phosphorylation of BMAL1 via CK2 is important for accumulation of BMAL1.[8]
Reference
uredi- ^ Tuttle L. M., Salis H., Tomshine J., Kaznessis Y. N. (2005): Model-driven esigns of an oscillating gene network. Biophys. J. 89 (6): 3873–3883. doi:10.1529/biophysj.105.064204. PMC 1366954. PMID 16183880.
- ^ Moreno-Risueno, M., Benfey P. N. (2011): Time-based patterning in development: the role of oscillating gene expression. Landes Bioscience, 2 (3):124-129. http://www.landesbioscience.com/journals/transcription/article/15637/Moreno-RisuenoTRANS2-3.pdf article {{DOI|10.4161/trns.2.3.15637.
- ^ Hadžiselimović R., Maslić E. (1999): Osnovi etologije – Biologija ponašanja životinja i ljudi. Sarajevo Publishing, Sarajevo, ISBN 9958-21-091-6.
- ^ Buhr E. D., Takahashi J. S. (2013): Molecular components of the mammalian circadian clock. Handbook of Experimental Pharmacology. doi: 10.1007. PMID 2360447[mrtav link] 3
- ^ Reppert S. M., Weaver D. R. (2002): Coordination of circadian timing in mammals. Nature, 418 (6901): 935–941. doi:10.1038/nature00965. PMID 12198538
- ^ Toh K. L. et al. (2001): An hPer2 phosphorylation site mutation in familial advanced sleep phase syndrome. Science, 291:1040-1043. PMID 11232563
- ^ Price J. L. et al. (1998): Double-time is a novel Drosophila clock gene that regulates period protein accumulation. Cell, 94:83-95. PMID 9674430
- ^ Tamaru T. et al.(2009): CK2-alpha phosphorylates BMAL1 to regulate the mammalian clock. Nat. Struct. Mol. Biol. 16: 446-448.