Període (gen)
El període (per) és un gen situat al cromosoma X de Drosophila melanogaster. Les oscil·lacions dels nivells tant per transcripció com de la seva proteïna corresponent PER tenen un període d'aproximadament 24 hores i juntes juguen un paper central en el mecanisme molecular del rellotge biològic de Drosophila impulsant els ritmes circadians en l'eclosió i l'activitat locomotora.[1][2] Les mutacions en el gen per poden escurçar (perS), allargar (perL) i fins i tot abolir (per0) el període del ritme circadià.[1]
Descobriment
[modifica]El gen del període i tres mutants (perS, perL i per0) van ser aïllats en una pantalla de mutagènesi EMS per Ronald Konopka i Seymour Benzer el 1971.[3] Es va trobar que les mutacions perS, perL i per0 no es complementen, de manera que es va concloure que els tres fenotips es deuen a mutacions en el mateix gen.[3] El descobriment de mutants que van alterar el període dels ritmes circadians en l'eclosió i l'activitat locomotora (perS i perL) va indicar el paper del gen per en el propi rellotge i no una via de sortida. El gen del període va ser seqüenciat per primera vegada el 1984 per Michael Rosbash i els seus col·legues.[4] El 1998, es va descobrir que per produeix dues transcripcions (que es diferencien només per l'empalmament alternatiu d'un sol intró no traduït) que codifiquen la proteïna PER.[5]
Funció
[modifica]Rellotge circadià
[modifica]A Drosophila, els nivells d'ARNm oscil·len amb un període d'aproximadament 24 hores, amb un màxim durant la nit subjectiva inicial.[6] El PER per producte també oscil·la amb un període de gairebé 24 hores, arribant al màxim unes sis hores després dels nivells d'ARNm durant la nit subjectiva mitjana.[6] Quan els nivells de PER augmenten, la inhibició de per transcripció augmenta, disminuint els nivells de proteïnes. Tanmateix, com que la proteïna PER no pot unir-se directament a l'ADN, no influeix directament en la seva pròpia transcripció; alternativament, inhibeix els seus propis activadors.[7] Després que el PER es produeix a partir de per ARNm, es dimeritza amb Timeless (TIM) i el complex entra al nucli i inhibeix els factors de transcripció de per i tim, l'heterodímer CLOCK / CYCLE.[7] Aquest complex CLOCK/CYCLE actua com a activador transcripcional per i tim en unir-se a potenciadors específics (anomenats E-boxes) dels seus promotors.[7] [8] Per tant, la inhibició de CLK/CYC redueix els nivells d'ARNm per i tim, que al seu torn redueixen els nivells de PER i TIM.[7] Ara, el criptocrom (CRY) és una proteïna sensible a la llum que inhibeix el TIM en presència de llum.[9] Quan el TIM no es complexa amb PER, una altra proteïna, doble temps o DBT, fosforila el PER, dirigint-lo a la seva degradació.[10]
En els mamífers, s'observa un bucle de retroalimentació negativa de transcripció-traducció anàloga.[11] Traduït dels tres homòlegs de mamífers de drosophila-per, una de les tres proteïnes PER (PER1, PER2 i PER3) es dimeritza mitjançant el seu domini PAS amb una de les dues proteïnes criptocrom (CRY1 i CRY2) per formar un element negatiu del rellotge.[11] Aquest complex PER/CRY es mou al nucli després de la fosforilació per CK1-epsilon (caseïna quinasa 1 epsilon) i inhibeix l'heterodímer CLK/BMAL1, el factor de transcripció que s'uneix a les caixes E dels promotors de tres per i dos cry per mitjà bàsic. dominis d'unió a l'ADN hèlix-bucle-hèlix (BHLH).[11]
Els gens del període 1 i del període 2 dels mamífers tenen un paper clau en el fotoengranatge del rellotge circadià als polsos de llum.[12][13] Això es va veure per primera vegada el 1999 quan Akiyama et al. va demostrar que mPer1 és necessari per als canvis de fase induïts per l'alliberament de llum o glutamat.[12] Dos anys més tard, Albrecht et al. van trobar proves genètiques per donar suport a aquest resultat quan van descobrir que els mutants mPer1 no són capaços d'avançar el rellotge en resposta a un pols de llum nocturna (ZT22) i que els mutants mPer2 no són capaços de retardar el rellotge en resposta a una llum nocturna primerenca. pols (ZT14).[13] Per tant, mPer1 i mPer2 són necessaris per al restabliment diari del rellotge circadià als senyals de llum ambiental normals.[13]
per també s'ha implicat en la regulació de diversos processos de sortida del rellotge biològic, inclosa l'activitat d'aparellament [14] i la resposta a l'estrès oxidatiu,[15] mitjançant experiments de mutació i eliminació.
Drosophila melanogaster té una variació natural en les repeticions de Thr-Gly, que es produeix al llarg d'un clinat de latitud. Les mosques amb 17 repeticions Thr-Gly es troben més freqüentment al sud d'Europa i 20 repeticions Thr-Gly es troben més freqüentment al nord d'Europa.[16]
Referències
[modifica]- ↑ 1,0 1,1 Nature, 343, 6258, 2-1990, pàg. 536–40. Bibcode: 1990Natur.343..536H. DOI: 10.1038/343536a0. PMID: 2105471.
- ↑ Dunlap, JC Cell, 96, 2, 1-1999, pàg. 271–290. DOI: 10.1016/S0092-8674(00)80566-8. PMID: 9988221 [Consulta: free].
- ↑ 3,0 3,1 Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 68, 9, 9-1971, pàg. 2112–6. Bibcode: 1971PNAS...68.2112K. DOI: 10.1073/pnas.68.9.2112. PMC: 389363. PMID: 5002428 [Consulta: free].
- ↑ Cell, 38, 3, 10-1984, pàg. 701–10. DOI: 10.1016/0092-8674(84)90265-4. PMID: 6435882.
- ↑ Molecular and Cellular Biology, 18, 11, 11-1998, pàg. 6505–6514. DOI: 10.1128/MCB.18.11.6505. PMC: 109236. PMID: 9774666.
- ↑ 6,0 6,1 Nature, 343, 6258, 2-1990, pàg. 536–40. Bibcode: 1990Natur.343..536H. DOI: 10.1038/343536a0. PMID: 2105471.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 96, 16, 8-1999, pàg. 8819–20. Bibcode: 1999PNAS...96.8819I. DOI: 10.1073/pnas.96.16.8819. PMC: 33693. PMID: 10430850 [Consulta: free].
- ↑ Molecular and Cellular Biology, 17, 7, 7-1997, pàg. 3687–3693. DOI: 10.1128/MCB.17.7.3687. PMC: 232220. PMID: 9199302.
- ↑ Science, 285, 5427, 7-1999, pàg. 553–6. DOI: 10.1126/science.285.5427.553. PMID: 10417378.
- ↑ PLOS Biology, 6, 7, 7-2008, pàg. e183. DOI: 10.1371/journal.pbio.0060183. PMC: 2486307. PMID: 18666831 [Consulta: lliure].
- ↑ 11,0 11,1 11,2 Human Molecular Genetics, 15, 2, 7-2006, pàg. 271–277. DOI: 10.1093/hmg/ddl207. PMC: 3762864. PMID: 16987893 [Consulta: free].
- ↑ 12,0 12,1 J. Neurosci., 19, 3, 2-1999, pàg. 1115–21. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.19-03-01115.1999. PMC: 6782139. PMID: 9920673.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 J. Biol. Rhythms, 16, 2, 4-2001, pàg. 100–4. DOI: 10.1177/074873001129001791. PMID: 11302552 [Consulta: free].
- ↑ Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 98, 16, 7-2001, pàg. 9221–5. Bibcode: 2001PNAS...98.9221S. DOI: 10.1073/pnas.151443298. PMC: 55401. PMID: 11470898 [Consulta: free].
- ↑ Biochem. Biophys. Res. Commun., 374, 2, 9-2008, pàg. 299–303. DOI: 10.1016/j.bbrc.2008.07.011. PMC: 2553425. PMID: 18627767.
- ↑ Proc. Biol. Sci., 250, 1327, 10-1992, pàg. 43–49. Bibcode: 1992RSPSB.250...43C. DOI: 10.1098/rspb.1992.0128. PMID: 1361061.