Zegar okołodobowy jest zaangażowany w regulację procesu starzenia. Czynnik transkrypcyjny czynnik CLOCK, podstawowy składnik systemu okołodobowego, działa w kompleksie z innym białkiem zegara okołodobowego innym białkiem zegara okołodobowego BMAL1. Niedawno wykazano, że niedobór BMAL1 powoduje przedwczesne starzenie się u myszy. Tutaj badamy starzenie się myszy z niedoborem białka CLOCK. Niedobór białka CLOCK znacząco wpływa na długowieczność: średnia długość życia myszy Clock-/- jest zmniejszona o 15% w porównaniu z myszami typu dzikiego, podczas gdy maksymalna długość życia jest zmniejszona o ponad 20%. 20%. Niedobór CLOCK powoduje również rozwój dwóch specyficznych dla wieku patologii u tych myszy, zaćmy i zapalenia skóry, w znacznie wyższym tempie niż u myszy typu dzikiego. W przeciwieństwie do zwierząt z niedoborem BMAL1, myszy Clock-/- nie nie rozwijają fenotypu przedwczesnego starzenia się i nie rozwijają wielu związanych z wiekiem patologii charakterystycznych dla niedoboru BMAL1. Tak więc, chociaż CLOCK i BMAL1 tworzą kompleks transkrypcyjny, fizjologiczny wynik ich niedoboru jest inny. ich niedobór jest inny. Nasze wyniki sugerują, że CLOCK odgrywa ważną rolę w starzeniu się, w szczególności; aktywność CLOCK ma kluczowe znaczenie dla regulacji normalnej fizjologii i starzenia się soczewki i skóry. --- Wiadomo, że zegary okołodobowe w tkance tłuszczowej regulują biologię adipocytów. Chociaż dysregulacja okołodobowa jest związana z rozwojem otyłości, podstawowy mechanizm mechanizm nie został ustalony. Tutaj donosimy, że zakłócenie mózgu i mięśni Arnt-like 1 (Bmal1) u myszy prowadziło do zwiększonej adipogenezy, adipocytów i otyłości. adipogenezy, przerostu adipocytów i otyłości w porównaniu do myszy typu dzikiego (WT). myszy. Wynika to z jego autonomicznego efektu komórkowego, ponieważ niedobór Bmal1 w embrionalnych fibroblastach fibroblastach embrionalnych, a także stabilne knockdown shRNA (KD) w 3T3-L1 preadipocytach i mezenchymalnych komórkach macierzystych C3H10T1/2, promował adipogenne różnicowanie adipogenne różnicowanie. Wykazaliśmy, że osłabienie funkcji Bmal1 spowodowało w dół regulacji genów w kanonicznym szlaku Wnt, o którym wiadomo, że hamuje adipogenezę. adipogenezę. Promotory tych genów (Wnt10a, β-katenina, Dishevelled2, TCF3) wykazywały obłożenie Bmal1, co wskazuje na bezpośrednią regulację okołodobową przez Bmal1. W rezultacie W rezultacie aktywność sygnalizacyjna Wnt została osłabiona przez Bmal1 KD i zwiększona przez jego nadekspresję. Ponadto, stabilizacja β-kateniny poprzez inhibicję ligandu Wnt lub GSK-3β osiągnięto częściowe przywrócenie osłabionej aktywności Wnt i tłumienie zwiększonej adipogenezy indukowanej przez Bmal1 KD. Podsumowując, nasze badanie pokazuje, że Bmal1 jest krytycznym negatywnym regulatorem adipocytów rozwój poprzez transkrypcyjną kontrolę składników kanonicznej kaskady sygnalizacyjnej Wnt kaskady sygnalizacyjnej i zapewnia mechanistyczny związek między zaburzeniami okołodobowymi i otyłością. --- Niedobór czynnika transkrypcyjnego BMAL1 zegara okołodobowego skutkuje rozwój przedwczesnego starzenia się u myszy. Zgodnie z fenotypem przyspieszonego starzenia fenotypem, zaobserwowaliśmy wzrost liczby starzejących się komórek w różnych tkankach tkankach (płucach, wątrobie i śledzionie) myszy Bmal1(-/-), co sugeruje ważną rolę BMAL1 w starzeniu. ważną rolę BMAL1 w kontroli starzenia in vivo. Jednakże, nie różnica w tempie proliferacji i starzenia się między pierwotnymi fibroblastami fibroblastami izolowanymi od myszy typu dzikiego i Bmal1 (-/-), sugerując, że BMAL1 nie odgrywa znaczącej roli w starzeniu replikacyjnym in vitro. Fibroblasty z niedoborem BMAL1 miały zwiększoną wrażliwość na leczenie nadtlenkiem wodoru nadtlenek wodoru i zmniejszoną wrażliwość na leki przeciwnowotworowe uszkadzające DNA etopozyd i daunorubicynę. Zwiększona wrażliwość komórek Bmal1(-/-) na stres oksydacyjny był niezależny od p53 i korelował z zaburzoną regulacją homeostazy reaktywnych form tlenu (ROS) w komórkach z niedoborem BMAL1 rzeczywiście, okołodobowe oscylacje poziomu ROS mogą być indukowane w komórkach typu dzikiego ale nie w komórkach Bmal1(-/-). Proponujemy, aby BMAL1 był ważny dla regulacji stresu oksydacyjnego i odpowiedzi na uszkodzenia DNA, podczas gdy deregulacja tych procesów po niedoborze BMAL1 prowadzi do rozwoju indukowanej stresem starzenia in vivo. --- Niedobór czynnika transkrypcyjnego BMAL1, podstawowego składnika zegara okołodobowego zegara okołodobowego, skutkuje fenotypem przyspieszonego starzenia u myszy. Zegar okołodobowy reguluje wiele procesów fizjologicznych, a ostatnio został zaangażowany w kontrolę czynności aktywności mózgu, takich jak tworzenie pamięci i regulacja emocji. Starzeniu towarzyszy spadek fizjologii mózgu, w szczególności spadek reakcji i adaptacji do nowości. odpowiedzi i adaptacji do nowości. Zbadaliśmy rolę zegar dobowy w zachowaniach eksploracyjnych i przyzwyczajeniu do nowości przy użyciu paradygmatu otwartego pola. Odkryliśmy, że myszy z niedoborem okołodobowego czynnika transkrypcyjnego czynnika transkrypcyjnego BMAL1 wykazują nadpobudliwość w nowych środowiskach i upośledzoną habituację wewnątrz- i międzysesyjną, co wskazuje na wady w krótko- i długotrwałego tworzenia pamięci. W przeciwieństwie do tego, myszy z podwójnym niedoborem białka okołodobowe CRY1 i CRY2 (represory transkrypcji za pośrednictwem BMAL1) wykazują zmniejszoną aktywność i przyspieszoną transkrypcji) wykazują zmniejszoną aktywność i przyspieszoną habituację, gdy w porównaniu do myszy typu dzikiego. Myszy z mutacją w genie Clock (kodującym partnera transkrypcji partner transkrypcji BMAL1) wykazują normalną lokomocję, ale zwiększoną hodowlę aktywność i upośledzoną habituację międzysesyjną. BMAL1 wykazuje wysoką ekspresję w neuronach neuronach hipokampa - regionu mózgu związanego z tworzeniem pamięci przestrzennej. niedobór BMAL1 zaburza oscylację okołodobową w ekspresji genów i homeostazę reaktywnych form tlenu w mózgu, co może być jednym z możliwych możliwe mechanizmy. W związku z tym sugerujemy, że aktywność BMAL1: CLOCK jest krytyczna dla prawidłowego zachowania eksploracyjnego i habituacyjnego oraz że zegar okołodobowy zegar okołodobowy przygotowuje organizm do nowej rundy codziennych czynności poprzez optymalizację uczenia się behawioralnego.
Jakie są skutki niedoboru BMAL1?
Niedobór BMAL1 jest związany z przedwczesnym starzeniem się i zmniejszoną długością życia, a niedobór BMAL1 prowadzi do rozwoju starzenia indukowanego stresem in vivo. Obniżenie poziomu Bmal1 przyspiesza również rozwój nowotworów i adipogenezy.