'Sveglia' gene spiega la funzione di sveglia di orologio biologico

Aprile 18, 2016 Admin Salute 0 3
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Le rampe orologio biologico il nostro metabolismo presto ogni giorno, avviando importanti funzioni fisiologiche che raccontano il nostro corpo che è il momento di salire e brillare. La scoperta di questo nuovo gene e il meccanismo con cui inizia l'orologio ogni giorno può aiutare a spiegare le basi genetiche di insonnia, invecchiamento e malattie croniche, come il cancro e il diabete, e potrebbe portare a nuove terapie per queste malattie.

"Il corpo è essenzialmente una collezione di orologi", dice Satchindananda Panda, professore associato nel Laboratorio di Biologia regolamentazione di Salk, che ha guidato la ricerca insieme con Luciano DiTacchio, un socio di ricerca post-dottorato. "Siamo più o meno sapevamo quale meccanismo ha detto l'orologio per rilassarsi durante la notte, ma non sapevamo cosa ci riattiva al mattino. Ora che abbiamo trovato, siamo in grado di esplorare più a fondo come il nostro orologio biologico malfunzionamento come otteniamo anziani e sviluppare malattie croniche. "




In una relazione pubblicata il 29 settembre sulla rivista Science, i ricercatori Salk e dei loro collaboratori della McGill University e Albert Einstein College of Medicine descrivono come il KDM5A gene codifica per una proteina, JARID1a, che funge da interruttore di attivazione del circuito biochimico che mantiene il nostro ritmo circadiano.

La scoperta riempie un anello mancante nei meccanismi molecolari che controllano il nostro ciclo veglia-sonno al giorno. Il giocatore centrale del nostro orologio biologico è una proteina chiamata PERIODO (PER). Il numero di proteine ​​PER in ciascuna delle nostre cellule sale e scende ogni 24 ore. Le nostre cellule usano il livello di proteine ​​per come indicatore del tempo del giorno e dire nostro corpo quando dormire o essere sveglio.

Gli scienziati sapevano che due geni, CLOCK e BMAL1, servito come i fattori chiave per l'aumento PER livelli di proteine. Dato che il livello di proteine ​​PER aumenta durante il giorno, raggiungendo il suo picco intorno sera, mette in qualche modo una pausa CLOCK e BMAL, riducendo in tal modo il proprio livello durante la notte.

Cadere PER livelli di proteina di notte provoca i nostri sistemi biologici a rallentare: la nostra pressione sanguigna scende, i nostri rallenta la frequenza cardiaca e nostri processi mentali rilassarsi. Ma, fino ad ora, la natura precisa del freno notte e cosa lasciare proteine ​​CLOCK e BMAL superare questo freno per aumentare PER livelli proteici di nuovo ogni mattina era un mistero.

Nella loro ricerca, che è stato finanziato principalmente da Innovation Fund di Salk, Panda ei suoi colleghi hanno identificato JARID1a, un tipo di enzima, come la tromba molecolare per le cellule e gli organi per tornare al lavoro ogni mattina. Studiando i meccanismi genetici alla base dei ritmi circadiani nelle cellule umane e di topo e nei moscerini della frutta, i ricercatori hanno scoperto che JARID1a era necessario per andare in bicicletta normale, sia a livello cellulare e in termini di comportamento quotidiano 'un organismi.

Nelle cellule umane e di topo che sono stati geneticamente modificati per produrre sotto-JARID1a, la proteina PER non salire a suo picco normale ogni giorno. Moscerini della frutta che sono stati geneticamente modificati in modo simile hanno avuto anche bassi livelli di proteine ​​per. Le mosche hanno perso la cognizione del tempo: non sapevano quando a dormire o svegliarsi e hanno preso sonnellini frequenti durante tutto il giorno e la notte.

Scavando più a fondo i meccanismi molecolari dell'orologio, Panda ei suoi colleghi hanno scoperto che ogni mattina, JARID1a riattiva CLOCK e BMAL1 contrastando l'azione di una proteina di HDAC1 freno. Sospettano proteina PER dice HDAC1 di mettere un freno alla propria produzione durante la notte. "JARID1a dice che pausa per mollare, che provoca driver CLOCK e Bmal1 di giri di nuovo ogni mattina", dice Panda.

Per sostenere i loro risultati su funzionamento dell'orologio, i ricercatori hanno studiato geneticamente modificati cellule topi e moscerini della frutta che mancava il gene JARID1a. Hanno inserito JARID1a nel DNA linea ', che ha pubblicato il freno HDAC così in linea tornati a un ciclo normale. Hanno trattato cellule di topo con un farmaco che imita JARID1a, che ha permesso loro orologi biologici di operare normalmente.

Ora che gli scienziati a capire il motivo per cui ci svegliamo ogni giorno, si può esplorare il ruolo di JARID1a in disturbi del sonno e malattie croniche, eventualmente utilizzando come bersaglio per nuovi farmaci.

Con l'età, per esempio, l'orologio biologico sembra diminuire, causando spesso gli anziani a soffrire di disturbi del sonno. C'è anche una forte evidenza che spostare i lavoratori, come infermieri e personale d'emergenza, che lavorano lunghi turni che li rompono fuori dal normale ciclo di 24 ore di veglia e il sonno, sono a rischio molto più elevato per alcune malattie.

L'orologio biologico appare anche importante per lo sviluppo della malattia, molto probabilmente a causa della sua influenza giornaliera per cicli metabolici. Cicli cellulari giornalieri sono fondamentali per il normale funzionamento dei meccanismi genetici che controllano come le cellule crescono e si dividono, sia nel normale sviluppo e nel cancro.

I meccanismi cellulari di diabete, un'altra malattia cronica, sono anche legati ai cicli metabolici controllati dal orologio biologico. Ad esempio, la conversione degli zuccheri in grassi, che si verifica normalmente solo in determinate ore del giorno, spesso sembra che si terrà per tutto il giorno nei corpi diabetici, suggerendo l'orologio ha perso il controllo.

"Molto di ciò che significa essere sano e giovanile scende a dormire bene la notte", afferma Panda. "Ora che abbiamo identificato JARID1a nell'attivazione nostro ciclo diurno, abbiamo una nuova strada tutta da esplorare perché i ritmi circadiani di alcune persone sono fuori e trovare forse nuovi modi per aiutarli."

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