Úloha enzymu GSK3 v mechanismu fetálních cirkadiánních hodin

Abstract

Development and synchronization of the fetal circadian clock in the suprachiasmatic nuclei (SCN) are regulated by maternal cues, with signaling mediated by the enzyme glycogen synthase kinase 3 (GSK3) representing one of the key regulators. The most commonly used tool for studying the role of GSK3 is lithium chloride (LiCl), which prolongs the circadian period in adult animals; however, its effect during the fetal period remains largely unexplored. Using organotypic SCN explants from embryonic day 18 (E18), postnatal day 9 (P9) and adulthood of the transgenic mouse model mPer2Luc , the effect of GSK3 inhibition by LiCl on circadian rhythm parameters was investigated in both sexes. Real-time PER2 bioluminescence recording confirmed that LiCl prolongs the circadian period across all developmental stages, while the sensitivity of the fetal SCN to GSK3 inhibition differs from older developmental stages and shows sex-related differences. The dynamics of PER2 protein turnover and the signaling pathway mediating the effect of LiCl in the fetal SCN were further examined, with the pathway characterized by phosphoproteomic analysis and functionally verified by application of selective inhibitors of protein kinase B (PKB), mTOR and protein kinase C (PKC). The results demonstrate that the mechanism of the...

Vývoj a synchronizace fetálních cirkadiánních hodin v suprachiasmatických jádrech (SCN) jsou řízeny mateřskými podněty, přičemž mezi významné regulátory patří signalizace zprostředkovaná enzymem kinázou glykogen syntázy 3 (GSK3). Nejčastěji používaným nástrojem pro studium úlohy GSK3 je chlorid lithia (LiCl), jehož aplikace u dospělých zvířat prodlužuje cirkadiánní periodu, avšak jeho působení ve fetálním období zůstává prakticky neprobádáno. S využitím organotypických explantátů SCN z 18. embryonálního dne (E18), postnatálního dne 9 (P9) a dospělosti transgenního myšího modelu mPer2Luc byl zkoumán vliv inhibice GSK3 pomocí LiCl na parametry cirkadiánních rytmů u obou pohlaví. Záznamem PER2-bioluminiscence v reálném čase bylo potvrzeno, že LiCl prodlužuje cirkadiánní periodu napříč všemi vývojovými stádii, přičemž citlivost fetálního SCN vůči inhibici GSK3 se liší od starších vývojových stádií a vykazuje pohlavní rozdíly. Dále byla zkoumána dynamika obratu proteinu PER2 a signální dráha zprostředkující efekt LiCl v fetálním SCN, přičemž tato dráha byla charakterizována pomocí fosfoproteomické analýzy a funkčně ověřena aplikací selektivních inhibitorů protein kinázy B (PKB), mTOR a protein kinázy C (PKC). Výsledky prokazují, že mechanismus fetálních cirkadiánních hodin v SCN se liší od starších...