Electrical activity can impose time of day on the circadian transcriptome of pacemaker neurons.
Electrical activity can impose time of day on the circadian transcriptome of pacemaker neurons.
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DOI：
10.1016/j.cub.2012.07.070
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发表时间：
2012-10-23
期刊：
影响因子：
9.2
通讯作者：
Blau, Justin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mizrak, Dogukan;Ruben, Marc;Myers, Gabrielle N.;Rhrissorrakrai, Kahn;Gunsalus, Kristin C.;Blau, Justin
昼夜节律(~24小时)是基因表达如何与行为联系在一起的最好例子之一。昼夜节律起搏神经元包含控制基因表达~24小时节律的分子钟，进而调节电活动节律以控制行为。在这里，我们展示了相反的关系：果蝇的时钟神经元(LNV)有广泛的转录变化，以响应改变的电活动，包括一大套昼夜节律基因。超兴奋的LNV为许多昼夜节律基因创造了早晨一样的表达谱，而超极化导致了晚上一样的转录状态。电效应在per0突变的LNv中持续存在，但在cyc0突变的LNv中不存在，这表明神经元活动与核心昼夜节律时钟的转录激活器相互作用。生物信息学和免疫细胞化学分析表明，CREB家族转录因子将LNV的电状态与昼夜节律基因的表达联系起来。时钟神经元的电状态可以对其转录程序施加一天中的时间。我们认为，这是一个内在的时代，以增加稳健性和精确度的昼夜行为节律。
Circadian (~24hr) rhythms offer one of the best examples of how gene expression is tied to behavior. Circadian pacemaker neurons contain molecular clocks that control ~24hr rhythms in gene expression that in turn regulate electrical activity rhythms to control behavior. Here we demonstrate the inverse relationship: there are broad transcriptional changes in Drosophila clock neurons (LNvs) in response to altered electrical activity, including a large set of circadian genes. Hyperexciting LNvs creates a morning-like expression profile for many circadian genes while hyperpolarization leads to an evening-like transcriptional state. The electrical effects robustly persist in per0 mutant LNvs but not in cyc0 mutant LNvs suggesting that neuronal activity interacts with the transcriptional activators of the core circadian clock. Bioinformatic and immunocytochemical analyses suggest that CREB family transcription factors link LNv electrical state to circadian gene expression. The electrical state of a clock neuron can impose time-of-day to its transcriptional program. We propose that this acts as an internal zeitgeber to add robustness and precision to circadian behavioral rhythms.
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