Ingrid Fadelli , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriİnsanlaşmış siçanların beyin qabığındakı həyəcanverici neyronların nümunə şəkilləri, insanlaşmış siçanların neyronlarının daha çox dendrit yetişdirdiyini göstərir. Kredit: Dr. Yuxiang Liu

Saat genləri insan bədəninin daxili 24 saatlıq dövrünün tənzimlənməsinə töhfə verən, sirkadiyalı ritm kimi də tanınan genlər toplusudur. Bu genlərdən biri digər genlərin fəaliyyətini tənzimləyən, təkrarlanan yuxu və oyaqlıq nümunələrinin yaranmasına kömək edən zülal olan CLOCK geni adlanan gendir.

Keçmiş tapıntılar göstərir ki, bu genin həm də əsaslandırma, qərar qəbul etmə və dilin işlənməsi daxil olmaqla mühüm koqnitiv qabiliyyətləri dəstəkləyən beyin bölgəsi olan neokorteksdə ifadə olunub. Bununla belə, genin bu spesifik beyin funksiyalarına mümkün töhfəsi hələ də yaxşı başa düşülmür.

UT Cənub-Qərb Tibb Mərkəzinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda insanın neokorteksindəki CLOCK geninin ifadəsinin idrak funksiyalarına necə təsir etdiyini daha yaxşı başa düşməyə yönəlmiş genetik cəhətdən dəyişdirilmiş siçanlar üzərində araşdırma aparıblar. Nature Neuroscience jurnalında dərc olunmuş onların tapıntıları, genin neyronlar arasında əlaqələrin formalaşmasında rol oynadığını, bu da öz növbəsində zehni və davranış elastikliyinə təsir etdiyini göstərir.

“İnsanlarda və qeyri-insan primatlarda neokorteksin müqayisəli genomik tədqiqatları dəfələrlə CLOCK geninin insana xas yüksəldilməsini müəyyən edib və bu, SAAT-ın insan beyninin qabaqcıl idrak funksiyalarının təkamülündə kritik rol oynaya biləcəyini göstərir” dedi.

“Maraqlıdır ki, SAAT əsas sirkadiyalı tənzimləyici olsa da, insanın neokorteksində fərqli xüsusiyyətlər nümayiş etdirir: kortikal neyronlarda yüksək şəkildə ifadə olunur , açıq ritmiklikdən məhrumdur və sirkadiyalı olmayan genlərin geniş dəstini tənzimləyir. Bu tapıntılar həm təkamül genomologiyasından, həm də biveliyadan qeyri-adekvatlığa gəlir. SAAT-ın insana xas neyron funksiyaları.”

CLOCK geninin sirkadiyalı ritmin tənzimlənməsindən kənarda mümkün töhfələrini araşdırmaq üçün Konopka və onun həmkarları əvvəlcə genetik üsullardan istifadə edərək insanlaşmış siçan modelini yaratdılar. Onlar siçanların beyinlərindəki genin ifadəsini xüsusi olaraq dəyişdirdilər ki, o, insanın neokorteksindəki ifadəsini yaxından əks etdirsin.

Siçanlarda işlətdikləri ifadə nümunələri indiyə qədər yalnız insanlarda müşahidə edilmişdir. Buna görə də, komandanın fərziyyəsi genin ifadəsini tənzimləyən bölgələrin təkamül zamanı xüsusi dəyişikliklərdən keçə biləcəyi idi.

Konopka izah etdi: “Bu fərziyyəni sınaqdan keçirmək üçün biz tam uzunluqlu CLOCK geni ilə birlikdə insan bakterial süni xromosomunu (BAC) redaktə etmək üçün rekombinasiyadan istifadə etdik”. “Bu konstruksiya insanlaşdırılmış CLOCK siçan modelini (HU) yaratmaq üçün istifadə edilmişdir.

“Standart öyrənmə və yaddaş tapşırıqlarında biz HU və vəhşi tipli siçanlar arasında, ehtimal ki, tavan effektinə görə əhəmiyyətli fərqlər müşahidə etmədik. Buna görə də, biz daha yüksək nizamlı, qayda-əsaslı öyrənmə tələb edən dəsti dəyişdirmə tapşırığından istifadə edərək koqnitiv çevikliyi qiymətləndirdik.”Daha az dendrit göstərən vəhşi tip siçanların serebral kortekslərindən olan həyəcanverici neyronların nümunə şəkilləri. Kredit: Dr. Yuxiang Liu

CLOCK geninin nə zaman və hansı beyin bölgələrində və ya beyin hüceyrələrinin növlərində aktiv olduğunu müəyyən etmək üçün tədqiqatçılar eksperimental üsulların kombinasiyasından istifadə edərək, inkişafın müxtəlif mərhələlərində dəyişdirilmiş siçanların beyinlərini tədqiq ediblər. Bunlara immunohistokimya (IHC), toxuma bölmələrində spesifik zülalları aşkar etmək üçün antikorlara əsaslanan texnika və fərdi hüceyrə nüvələrində genlərin aktivliyini ölçmək üçün yüksək ayırdetmə qabiliyyəti olan tək nüvəli RNT ardıcıllığı (snRNA-Seq) daxildir.

“İnsan SAATİ ilə tənzimlənən neyron funksiyalarını daha da müəyyən etmək üçün biz konfokal görüntüləmə və elektrofizioloji qeydlərdən istifadə edərək neyronların sitoarxitekturasını və sinaptik əlaqəni araşdırdıq” dedi Konopka. “Nəhayət, insan kontekstində siçan tapıntılarımızı təsdiqləmək üçün biz CRISPR tərəfindən redaktə edilmiş insan induksiyalı pluripotent kök hüceyrə (iPSC) modellərindən istifadə etdik və insan SAATİ ilə əlaqəli dendritik və onurğa fenotiplərini təsdiqlədik.”

Ümumiyyətlə, Konopka və onun həmkarları müəyyən ediblər ki, insan SAAT digər hüceyrələrin (yəni, həyəcanverici neyronlar) aktivləşməsinə töhfə verən neyronlarda genlərin ifadəsini tənzimləyir. Onlar fərz edirlər ki, bu proses daha çox koqnitiv çevikliklə əlaqəli olan daha mürəkkəb neyron şəbəkələrin formalaşmasına kömək edir.

Siçanlarda müşahidə etdikləri dəyişikliklərə “insanlaşmış” heyvanların ön qabığındakı genin dəyişdirilmiş ifadəsi vasitəçilik edirdi. Bu, SAAT-ın insan neokorteksində necə ifadə olunduğunu təqlid etmək üçün siçanları uğurla dəyişdirdiklərini göstərir.

“Bizim tapıntılar göstərir ki, SAAT ekstra-sirkadiyalı funksiyanın təkamül qazanmasına məruz qalıb və bu funksiyalar insana xas beyin ixtisaslaşmasına kömək edə bilər” dedi Konopka. “Bu iş CLOCK-un sinir funksiyasının və onun insan beyninin təkamülindəki rolunun başa düşülməsinə bir sıra yeni və mühüm töhfələr verir.

“Birincisi, biz həm humanistləşdirilmiş CLOCK siçan modelini, həm də daha geniş elmi ictimaiyyət üçün dəyərli resursları təmsil edən CRISPR vasitəçiliyi ilə CLOCK nokautlu insan iPSC modelini inkişaf etdirdik. İkincisi, biz neokorteksin həyəcanverici neyronlarında insan SAATinin əvvəllər tanınmamış ekstrasirkadiyalı funksiyasını müəyyən etdik.”

Bu son araşdırma sirkadiyalı ritmləri dəstəklədiyi bilinən bir genin digər beyin funksiyalarına töhfəsini araşdıran ilk tədqiqatlardan biridir. Gələcəkdə Konopka və onun həmkarları tərəfindən toplanan tapıntılar digər tədqiqat qruplarını insanlaşmış heyvan modellərindən istifadə edərək saat genlərinin sirkadiandan kənar funksiyalarını araşdırmaq üçün ruhlandıra bilər.

Konopka əlavə edib: “Biz həmçinin dəyişdirilmiş məkan-zaman gen ifadəsi vasitəsilə yeni funksiya qazanmasının insan beyninin təkamül aspektlərinin əsasını təşkil edə biləcəyinə dair ilk sübutlardan birini təqdim edirik”.

“Bu araşdırmanın maraqlı tapıntısı HU siçanlarının neokorteksindəki həm neyronlar, həm də glia daxil olmaqla artan hüceyrə sıxlığıdır ki, bu da insan SAATinin embrional inkişaf zamanı neyrogenezə təsir göstərə biləcəyini göstərir. Gələcək iş sinir kök hüceyrələrində insan SAATININ ifadəsini və funksiyasını xarakterizə etməyə yönəldiləcək.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Yuxiang Liu et al, İnsan SAAT neokortikal funksiyanı artırır, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01993-4

Jurnal məlumatı: Nature Neuroscience 

© 2025 Science X Network