DNA methylation has emerged as an important epigenetic regulator of brain processes, including circadian rhythms. However, how DNA methylation intervenes between environmental signals, such as light entrainment, and the transcriptional and translational molecular mechanisms of the cellular clock is currently unknown. Here, we studied the after-hours mice, which have a point mutation in the Fbxl3 gene and a lengthened circadian period. In this study, we used a combination of in vivo, ex vivo and in vitro approaches. We measured retinal responses in Afh animals and we have run reduced representation bisulphite sequencing (RRBS), pyrosequencing and gene expression analysis in a variety of brain tissues ex vivo. In vitro, we used primary neuronal cultures combined to micro electrode array (MEA) technology and gene expression. We observed functional impairments in mutant neuronal networks, and a reduction in the retinal responses to light-dependent stimuli. We detected abnormalities in the expression of photoreceptive melanopsin (OPN4). Furthermore, we identified alterations in the DNA methylation pathways throughout the retinohypothalamic tract terminals and links between the transcription factor Rev-Erbα and Fbxl3. The results of this study, primarily represent a contribution towards an understanding of electrophysiological and molecular phenotypic responses to external stimuli in the Afh model. Moreover, as DNA methylation has recently emerged as a new regulator of neuronal networks with important consequences for circadian behaviour, we discuss the impact of the Afh mutation on the epigenetic landscape of circadian biology.

中文翻译：

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下班后小鼠的细胞-细胞偶联和 DNA 甲基化异常表型

DNA甲基化已成为大脑过程的重要表观遗传调节因子，包括昼夜节律。然而，目前尚不清楚 DNA 甲基化如何干预环境信号（例如光夹带）与细胞时钟的转录和翻译分子机制。在这里，我们研究了下班后的老鼠，它们在 Fbxl3 基因中有一个点突变和一个延长的昼夜节律。在这项研究中，我们使用了体内、离体和体外方法的组合。我们测量了 Afh 动物的视网膜反应，并在离体的各种脑组织中进行了减少代表性亚硫酸氢盐测序 (RRBS)、焦磷酸测序和基因表达分析。在体外，我们将原代神经元培养物与微电极阵列 (MEA) 技术和基因表达相结合。我们观察到突变神经元网络的功能障碍，以及视网膜对光依赖性刺激的反应减少。我们检测到感光性黑视蛋白 (OPN4) 的表达异常。此外，我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。和减少视网膜对光依赖性刺激的反应。我们检测到感光性黑视蛋白 (OPN4) 的表达异常。此外，我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。和减少视网膜对光依赖性刺激的反应。我们检测到感光性黑视蛋白 (OPN4) 的表达异常。此外，我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。我们检测到感光性黑视蛋白 (OPN4) 的表达异常。此外，我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。我们检测到感光性黑视蛋白 (OPN4) 的表达异常。此外，我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。我们确定了整个视网膜下丘脑束末端的 DNA 甲基化途径的改变以及转录因子 Rev-Erbα 和 Fbxl3 之间的联系。本研究的结果主要代表了对 Afh 模型中对外部刺激的电生理学和分子表型反应的理解的贡献。此外，由于 DNA 甲基化最近已成为神经元网络的新调节因子，对昼夜节律行为具有重要影响，我们讨论了 Afh 突变对昼夜节律生物学表观遗传景观的影响。