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研究揭示了昼夜节律神经元的非图像感光机制

加州大学尔湾分校的研究人员揭示了古代黄素对紫外线(UV),蓝光和红光的反应如何在一天中的某个时间通知内部昼夜节律过程。

该研究由UCI医学院生理学和生物物理学系教授Todd C. Holmes博士领导,题为“果蝇CRYPTOCHROME介导的光诱发膜去极化和体内时钟的独特机制”。重置”,并发表在《美国国家科学院院刊》上。

在动物的眼睛和其他外部光感受器中,光转导的特征相对较好,以形成图像。人们对包括中脑神经元在内的非眼睛感光细胞中的光转导机制了解得很少。在UCI医学院领导的研究中,研究人员揭示了蓝色和紫外线(UV)如何产生持续的光响应,这是形成非成像视觉的关键,该视觉可以平均环境光水平来确定一天中的时间并告知内部昼夜节律流程。红灯会引起轻微的反应,但持续时间较慢。

霍姆斯说:“形成图像的视觉是如此迅速,以至于人类和其他动物可能将视觉世界视为一个连续的过程。”“我们的眼睛捕捉到光线的每时每刻的变化,即使从明亮的环境移动到黑暗的环境,也能使我们看到物体和运动。完全不同类型的视觉,即不形成图像的视觉,对于告知我们有关图像的重要性很重要。根据光的颜色和强度来决定一天中的时间。这是一个较慢的视觉过程,它捕获的是平均光线水平,而不是光线的瞬时变化。”

使用果蝇,俗称果蝇,研究人员发现,在无脊椎动物中,非成像视觉依赖于所谓的隐花色素的光敏蛋白的氧化还原化学。生物氧化还原化学通常与代谢有关。

“隐色染料的蛋白质祖先是紫外线激活的DNA修复酶,它远超过30亿年前出现在进化中,而今天的富氧气氛却保护了我们免受有害的紫外线辐射。这些最初的光敏机制是在单次进化时进化而来的。细胞有机体在离水面太近后发展出了修复被紫外线破坏的DNA的能力,当时陆地上没有生命,这一非图像形成的古老视觉形式一直存在到地球上。今天。”

灯光是昼夜节律的主要调节器,它会引起广泛的一天中特定的行为。通过了解昆虫对短波长光的反应方式,研究人员希望开发出新的,环保的替代品,以控制有害昆虫,例如蚊子和苍蝇,并减少对有毒农药的需求。

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