Mengungkap gen yang mengarahkan ritme waktu makan

ringkasan: Para peneliti menggunakan lalat buah untuk mengungkap rahasia pola makan hewan sehari-hari. Mereka menemukan bahwa gen quasimodo (qsm) menyelaraskan pola makan dengan terang dan gelap, sedangkan gen seperti jam (clk) dan siklus (cyc) mengatur siklus makan dan puasa. Menariknya, neuronlah, bukan jaringan metabolik, yang memastikan siklus ini konsisten dengan ritme sirkadian.

Temuan ini membuka jalan bagi wawasan yang lebih dalam mengenai perilaku hewan dan pengobatan potensial untuk gangguan makan.

Fakta-fakta kunci:

1. Gen quasimodo (qsm) pada lalat buah membantu menyelaraskan pola makan dengan siklus terang dan gelap.
2. Dalam kegelapan yang konstan, jam genetik (clk) dan siklus (cyc) menentukan ritme makan/puasa.
3. Gen jam molekuler di neuron, bukan di jaringan metabolik, menyinkronkan ritme ini dengan siklus sirkadian.

sumber: Universitas Metropolitan Tokyo

Para peneliti dari Tokyo Metropolitan University menggunakan lalat buah untuk mempelajari bagaimana mereka mengatur pola makan sehari-hari.

Mereka menemukan bahwa gen quasimodo (qsm) membantu menyinkronkan pemberian makan dengan siklus terang/gelap, namun tidak dalam kegelapan yang konstan: sebaliknya, gen jam (clk) dan siklus (cyc) menjaga siklus makan/puasa, sementara “jam” lain di neuron membantu menyinkronkannya dengan hari-hari. Menguraikan mekanisme molekuler di balik siklus makan membantu kita memahami perilaku hewan, termasuk perilaku kita sendiri.

Banyak anggota dunia hewan makan pada waktu yang hampir sama setiap hari. Hal ini muncul dari kebutuhan untuk beradaptasi dengan aspek lingkungan, termasuk jumlah cahaya yang ada, suhu, ketersediaan makanan, dan kemungkinan adanya predator, yang semuanya penting untuk kelangsungan hidup. Hal ini juga penting untuk pencernaan dan metabolisme yang efisien, dan karenanya untuk kesejahteraan kita secara keseluruhan.

Namun bagaimana berbagai macam organisme mengetahui kapan harus makan? Salah satu faktor penting adalah ritme sirkadian, siklus fisiologis yang hampir setiap hari dimiliki oleh berbagai organisme seperti hewan, tumbuhan, bakteri, dan alga. Ini berfungsi sebagai “jam utama” yang mengatur perilaku ritmis.

Namun hewan juga mempunyai mekanisme pengaturan waktu lain, yang dikenal sebagai “jam periferal”, yang masing-masing memiliki jalur biokimia berbeda. Hal ini dapat diatur ulang oleh faktor eksternal, seperti nutrisi. Namun bagaimana jam ini mengatur perilaku makan hewan masih belum jelas.

Kini sebuah tim yang dipimpin oleh Associate Professor Kanae Ando dari Tokyo Metropolitan University telah mengatasi masalah ini dengan menggunakan lalat buah, sebuah organisme model yang mencerminkan banyak sifat hewan yang lebih kompleks, termasuk manusia. Mereka menggunakan metode yang dikenal sebagai tes CAFE, di mana lalat diberi makan melalui kapiler kecil untuk mengukur berapa banyak lalat makan pada waktu yang berbeda.

Pertama, mereka mengamati bagaimana lalat menyelaraskan kebiasaan makan mereka dengan cahaya. Dengan mempelajari lalat yang makan dalam siklus terang/gelap, penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa lalat makan lebih banyak di siang hari bahkan ketika mutasi terjadi pada gen jam sirkadian inti periode (per) dan abadi (tim). Sebaliknya, tim mengamati quasimodo (qsm), sebuah gen yang mengkode protein responsif terhadap cahaya yang mengontrol pengaktifan neuron jam.

Dengan mematikan sistem Qsm, mereka menemukan bahwa pola makan lalat di siang hari terpengaruh secara signifikan. Untuk pertama kalinya, kita mengetahui bahwa sinkronisasi pemberian makan dengan ritme cahaya dipengaruhi oleh QSM.

Hal ini tidak terjadi pada lalat yang mencari makan di tempat yang gelap gulita. Lalat dengan mutasi pada gen sirkadian esensial mengalami gangguan parah pada pola makan sirkadiannya.

Dari empat gen yang terlibat, periode (per), abadi (tim), siklus (cyc) dan jam (clk), hilangnya cyc dan clk jauh lebih parah. Memang ditemukan bahwa clk/cyc sangat penting dalam membentuk pola makan bimodal, yaitu periode makan dan puasa, terutama pada jaringan metabolisme.

Namun bagaimana siklus ini bertepatan dengan hari? Alih-alih jaringan metabolik, gen jam molekuler di neuron memainkan peran dominan.

Temuan tim memberi kita gambaran sekilas tentang bagaimana jam yang berbeda di berbagai bagian organisme mengatur siklus makan/puasa, serta bagaimana jam tersebut berhubungan dengan ritme diurnal.

Memahami mekanisme di balik kebiasaan makan menjanjikan wawasan baru mengenai perilaku hewan, serta pengobatan baru untuk gangguan makan.

Pembiayaan: Pekerjaan ini didukung oleh Farber Neuroscience Institute, Thomas Jefferson University, dan National Institutes of Health [R01AG032279-A1]dan hibah Takeda Foundation, dan Dana Penelitian Strategis TMU.

Tentang berita penelitian genetika

pengarang: Ayo Totsukawa
sumber: Universitas Metropolitan Tokyo
komunikasi: Pergi ke Totsukawa – Universitas Metropolitan Tokyo
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Anatomi pola makan sirkadian: Jam/siklus perifer menghasilkan putaran makan/puasa dan jam neuromolekuler menyinkronkannya“Oleh Kanae Ando dkk. iSains

ringkasan

Anatomi pola makan sirkadian: Jam/siklus perifer menghasilkan putaran makan/puasa dan jam neuromolekuler menyinkronkannya

Ritme perilaku makan selama 24 jam, atau episode makan/puasa yang tersinkronisasi di siang hari, sangat penting untuk kelangsungan hidup. Jam internal dan masukan cahaya mengatur perilaku sirkadian, namun bagaimana ritme makan dihasilkan belum sepenuhnya dipahami. Di sini kami bertujuan untuk membedah jalur molekuler yang menghasilkan pola makan sehari-hari.

Dengan mengukur jumlah makanan yang dimakan setiap lalat hampir setiap hari, kami menunjukkan bahwa pembentukan ritme makan dalam kondisi terang:gelap membutuhkan com.quasimodo (qsm) tetapi bukan jam molekuler.

Di bawah kegelapan yang konstan, pola makan sirkadian terdiri dari dua komponen: jam (CLK) di jaringan pencernaan/metabolik yang menghasilkan putaran makan/puasa, dan jam molekuler di neuron yang menyinkronkannya dengan cahaya matahari subjektif.

Meskipun CLK adalah bagian dari jam molekuler, pembentukan loop makan/puasa oleh CLK dalam jaringan metabolik tidak bergantung pada mekanisme jam molekuler.

Hasil kami mengungkapkan fungsi baru untuk qsm dan CLK dalam ritme makan Lalat buah.