Chrono, det sidste stykke døgntidspuslespil?

Opdagelsen af ​​kryptokromer (CRY) og identifikation af generne PERIOD (PER) og TIMELESS (TIM) udfyldte betydelige huller i vores forståelse af, hvordan det cirkadiske ur fungerer i planter og dyr. Imidlertid manglede vores forståelse af det centrale døgnrytme-urkredsløb en komponent, der reagerer på lys og regulerer aktiviteten af ​​PER-TIM-komplekset. Denne manglende brik i urpuslespillet blev endelig opdaget med identifikation af CHRONO, et protein, der spiller en nøglerolle i lysinput til kerneuret.

Chrono and the Light Input Pathway

Chrono, også kendt som CRYPTOCHROME INTERACTING 1 (CRY1) i planter og CRYPTOCHROME 2 (CRY2) hos pattedyr, er en flavin-bindende fotoreceptor, der er involveret i den lysafhængige regulering af døgnuret. Hos både planter og dyr interagerer Chrono fysisk med CRYPTOCHROME (CRY) fotoreceptoren og fungerer som en signaltransducer, der videresender information om lyseksponering til de centrale urkomponenter.

Ved eksponering for lys gennemgår CRY en konformationsændring, der ændrer dets interaktion med Chrono. Denne ændring modulerer aktiviteten af ​​PER-TIM-komplekset, hvilket fører til regulering af ur-kontrolleret genekspression og synkronisering af uret med lys-mørke-cyklussen. Specifikt spiller Chrono afgørende roller i:

Lysinduceret nedbrydning af TIM: Kryptokromer i deres aktive tilstand letter ubiquitineringen og efterfølgende nedbrydning af TIM. Denne nedbrydning er særlig vigtig i løbet af dagen, idet den nulstiller uret og forbereder det til næste cyklus.

Fosforylering af PER: Chrono fremmer også den lysafhængige phosphorylering af PER, som påvirker stabiliteten og aktiviteten af ​​PER-TIM-komplekset og regulerer timingen af ​​clock-genekspression.

Cirkadisk regulering af CRY-udtryk: Chrono er selv under kontrol af det cirkadiske ur, og danner en feedback-loop, der forbedrer robustheden og præcisionen af ​​den cirkadiske tidtagningsmekanisme.

Krono i plante- og pattedyrscirkadiske systemer

I planter er Chrono en nøglekomponent i lysinput-vejen, der sikrer den korrekte synkronisering af det cirkadiske ur med de skiftende dag- og natforhold. Det spiller en særlig afgørende rolle i reguleringen af ​​skyggeundgåelsesresponser, og hjælper planter med at optimere deres vækst og udvikling baseret på lystilgængelighed.

Hos pattedyr udtrykkes Chrono i den suprachiasmatiske kerne (SCN), hjernens centrale døgnrytme, hvor det bidrager til reguleringen af ​​søvn-vågen-cyklusser og andre fysiologiske processer med døgnrytmer. Mutationer eller forstyrrelser i Chrono er blevet forbundet med søvnforstyrrelser, hvilket fremhæver betydningen af ​​dette protein i pattedyrets døgnrytmesystem.

Som konklusion udfyldte identifikation og karakterisering af Chrono et afgørende hul i vores forståelse af det cirkadiske urkredsløb, hvilket gav indsigt i de molekylære mekanismer, der ligger til grund for lysinput til uret. Chrono fungerer som et nøgleled mellem lysopfattelse og reguleringen af ​​kerneurkomponenter, hvilket sikrer, at organismer kan tilpasse deres biologiske rytmer med det ydre miljø for at optimere deres overlevelse og kondition.