研究揭示了晝夜節(jié)律神經(jīng)元的非圖像感光機制

加州大學(xué)爾灣分校的研究人員揭示了古代黃素對紫外線(UV)，藍光和紅光的反應(yīng)如何在一天中的某個時間通知內(nèi)部晝夜節(jié)律過程。

該研究由UCI醫(yī)學(xué)院生理學(xué)和生物物理學(xué)系教授Todd C. Holmes博士領(lǐng)導(dǎo)，題為“果蠅CRYPTOCHROME介導(dǎo)的光誘發(fā)膜去極化和體內(nèi)時鐘的獨特機制”。重置”，并發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

在動物的眼睛和其他外部光感受器中，光轉(zhuǎn)導(dǎo)的特征相對較好，以形成圖像。人們對包括中腦神經(jīng)元在內(nèi)的非眼睛感光細胞中的光轉(zhuǎn)導(dǎo)機制了解得很少。在UCI醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究中，研究人員揭示了藍色和紫外線(UV)如何產(chǎn)生持續(xù)的光響應(yīng)，這是形成非成像視覺的關(guān)鍵，該視覺可以平均環(huán)境光水平來確定一天中的時間并告知內(nèi)部晝夜節(jié)律流程。紅燈會引起輕微的反應(yīng)，但持續(xù)時間較慢。

霍姆斯說：“形成圖像的視覺是如此迅速，以至于人類和其他動物可能將視覺世界視為一個連續(xù)的過程。” “我們的眼睛捕捉到光線的每時每刻的變化，即使從明亮的環(huán)境移動到黑暗的環(huán)境，也能使我們看到物體和運動。完全不同類型的視覺，即不形成圖像的視覺，對于告知我們有關(guān)圖像的重要性很重要。根據(jù)光的顏色和強度來決定一天中的時間。這是一個較慢的視覺過程，它捕獲的是平均光線水平，而不是光線的瞬時變化。”

使用果蠅，俗稱果蠅，研究人員發(fā)現(xiàn)，在無脊椎動物中，非成像視覺依賴于所謂的隱花色素的光敏蛋白的氧化還原化學(xué)。生物氧化還原化學(xué)通常與代謝有關(guān)。

“隱色染料的蛋白質(zhì)祖先是紫外線激活的DNA修復(fù)酶，它遠超過30億年前出現(xiàn)在進化中，而今天的富氧氣氛卻保護了我們免受有害的紫外線輻射。這些最初的光敏機制是在單次進化時進化而來的。細胞有機體在離水面太近后發(fā)展出了修復(fù)被紫外線破壞的DNA的能力，當(dāng)時陸地上沒有生命，這一非圖像形成的古老視覺形式一直存在到地球上。今天。”

燈光是晝夜節(jié)律的主要調(diào)節(jié)器，它會引起廣泛的一天中特定的行為。通過了解昆蟲對短波長光的反應(yīng)方式，研究人員希望開發(fā)出新的，環(huán)保的替代品，以控制有害昆蟲，例如蚊子和蒼蠅，并減少對有毒農(nóng)藥的需求。