ZNAJDŹ ARTYKUŁ

Volume: 
Issue: 
4
Date of issue: 

Rotacja ziemi wokół własnej osi prowadzi do zmian intensywności światła oraz temperatury, które określają cykl dzień-noc. Większość organizmów koordynuje własny cykl życiowy poprzez dostosowanie przebiegu procesów metabolicznych do zmian w środowisku. Synchronizacja tempa procesów fizjologicznych z cyklicznymi zmianami w środowisku osiągana jest za pomocą wewnętrznego mechanizmu kontrolującego upływ czasu zegara biologicznego. Zegar ten jest endogennym mechanizmem generującym rytmy o okresie w przybliżeniu 24-godzinnym, który umożliwia dostosowanie metabolizmu do dziennych oraz sezonowych zmian w środowisku. Zegar okołodobowy może być
rozpatrywany, jako mechanizm tłumaczący sygnały pochodzące ze środowiska na informacje, które rytmicznie koordynują metabolizm i fizjologię. Rytmy okołodobowe umożliwiają zachodzenie poszczególnych biologicznych procesów w najbardziej odpowiednich porach cyklu dzień-noc, co umożliwia prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Zegar okołodobowy reguluje wiele procesów u roślin, wliczając w to ruchy lici, otwieranie szparek, fotosyntezę, wzrost, a także kwitnienie. Rytmy okołodobowe są
generowane przez centralny oscylator, który u Arabidopsis thaliana składa się z sieci czynników transkrypcyjnych zorganizowanych we wzajemnie połączone pętle negatywnych sprzężeń zwrotnych, obejmujące wiele elementów. Są to głównie geny TOC1 (TIMING OF CAB EXPRESSION1), CCA1 (CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1) oraz LHY (LATE ELONGATED HYPOCOTYL). Białko TOC1 indukuje transkrypcję i translację genów LHY i CCA1, co zwrotnie hamuje ekspresję TOC1. Istotną cechą
centralnego oscylatora jest to, że może on zostać nastawiony przez dzienne zmiany światła i temperatury. Uzupełnieniem pełnego modelu zegara okołodobowego są szlaki wyjściowe umożliwiające połączenie centralnego oscylatora z różnymi biologicznymi procesami, które podlegają jego kontroli. Unikalną cechą działania centralnego oscylatora jest kompensacja temperatury stabilność długości trwania pełnego cyklu w szerokim zakresie temperatur fizjologicznych oraz utrzymywanie się rytmów w przypadku braku sygnałów ze środowiska. Istnieje ponadto dwukierunkowa, wzajemna regulacja między szlakami transdukcji sygnału hormonów roślinnych, m.in. auksyn, kwasu abscysynowego i cytokinin, a szlakami interakcji komponentów centralnego oscylatora. Hormony roślinne i centralny oscylator wspólnie kontrolują przebieg wielu procesów fizjologicznych, a dodatkowo istnieją dowody na równoległą regulację ekspresji wspólnej puli genów. Regulacja działania mechanizmów centralnego oscylatora odbywa się nie tylko na poziomie inicjacji transkrypcji genów kodujących jego poszczególne elementy. Wykazano, że wpływ na ekspresję genów kodujących czynniki transkrypcyjne, stanowiące elementy centralnego oscylatora odbywa się również na poziomie stabilności transkryptów, alternatywnego wycinania intronów lub mikroRNA. Kolejnym poziomem regulacji ekspresji genów centralnego oscylatora jest kontrola degradacji kodowanych białek, której pierwszym etapem jest ich fosforylacja. Odrębnym i wciąż słabo poznanym zagadnieniem jest regulacja ekspresji genów centralnego oscylatora poprzez zmiany architektury chromatyny zawierającej sekwencje kodujące i regulatorowe tych genów.

Author of the article: 
Download the article: 

Redakcja
Andrzej ŁUKASZYK – przewodniczący, Szczepan BILIŃSKI,
Mieczysław CHORĄŻY, Włodzimierz KOROHODA,
Leszek KUŹNICKI, Lech WOJTCZAK

Adres redakcji:
Katedra i Zakład Histologii i Embriologii Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, ul. Święcickiego 6, 60-781 Poznań, tel. +48 61 8546453, fax. +48 61 8546440, email: mnowicki@ump.edu.pl

PBK Postępby biologi komórki