TAIMAN, nový modulátor hmyzích cirkadiánních hodin

Většina živých tvorů potřebuje synchronizovat své rytmické biologické funkce s 24hodinovým cyklem otáčení Země. Místo kapesních hodinek nebo mobilních telefonů používají vnitrobuněčné molekulární hodiny k předvídání každodenních opakujících se změn a přizpůsobují svou aktivitu, metabolismus a biochemické procesy 24hodinovému režimu střídání dne a noci. Cirkadiánní hodiny jsou na genetické úrovni pozoruhodně konzervované mezi savci a hmyzem. Díky jedinečným genetickým nástrojům u mušky octomilky obecné (Drosophila melanogaster) se zdálo, že všechny klíčové součásti hodin byly již identifikovány, většina z nich během dvou desetiletí od ~1990 do 2010. Nicméně, naše aktuální studie publikovaná v PLOS Genetics ukazuje, poprvé u hmyzu, že protein TAIMAN je novým modulátorem cirkadiánních hodin. Umlčení TAIMANU u dospělých samců ploštice ruměnice pospolné (Pyrrhocoris apterus) nebo švába rusa domácího (Blattella germanica) zpomalí hodiny o 2–4 hodiny. Cirkadiánní hodiny často upravují fyziologii zvířat prostřednictvím různých hormonů a neuropeptidů. Endokrinologii hmyzu dominuje steroidní hormon ekdyson a terpenoid juvenilní hormon a TAIMAN je úzce zapojen do signalizace obou hormonů, nicméně (a překvapivě) zde prezentovaná cirkadiánní role TAIMANU moduluje hodiny hormonálně nezávislým způsobem. Není bez zajímavosti, že TAIMAN je homologem savčího proteinu SRC-2 (Steroid Receptor Coactivator 2), který se podílí na regulaci cirkadiánních hodin u myší (Mus musculus). Námi popsaná role TAIMANu se tak zdá být protějškem funkce SRC-2 ve fyziologii savců.

Grafické shrnutí role TAIMANu (TAI) a SRC-2 (Steroid Receptor Coactivator 2) v cirkadiánních hodinách. U předka genu tai/SRC došlo ke ztrojení v linii čelistnatých obratlovců (Gnathostomata), zatímco u hmyzu zůstal jediný gen tai. Ačkoli se linie ploštice Pyrrhocoris apterus a švába Blattella germanica oddělily před asi 380 miliony lety, umlčení tai u obou druhů zpomalilo tempo cirkadiánních hodin. Myši (Mus musculus) s chybějícím SRC-2 (SRC-^2-/-) vykazují řadu aberantních behaviorálních aktivit během cyklů střídání světla a tmy, od bimodální/fázově posunuté pohybové aktivity při běhání v kole až po úplnou arytmicitu.

Vlastimil Smykal, Lenka Chodakova, Marketa Hejnikova, Kristina Briedikova, Bulah Chia-Hsiang Wu, Hana Vaneckova, Ping Chen, Anna Janovska, Pavlina Kyjakova, Martin Vacha, David Dolezel (2023): Steroid receptor coactivator TAIMAN is a new modulator of insect circadian clock. PLOS GENENTICS https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1010924

Link: https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010924