Todos nós temos um relógio embutido que nos diz quando é hora de comer, hora de dormir e hora de levantar e fazer algo durante o dia. Muitos organismos o fazem, de fato, e é por isso que é uma área de pesquisa tão importante para os cientistas.
Agora, o relógio circadiano e suas respostas a estímulos ambientais foram estudados de uma forma que nunca havia sido feita antes. Os cientistas conseguiram rastrear o relógio e suas funções em tempo real, usando um minúsculo organismo aquático chamado cianobactéria (Synechococcus elongatus). Como seu relógio funciona de maneira semelhante ao nosso, ele pode nos dizer algumas coisas sobre nossos próprios ritmos diários.
A equipe analisou o oscilador central da cianobactéria – uma nanomáquina alimentada por três proteínas que atua como um regulador de tempo – estudando as formas como sua saída atua como um sinal de cronometragem. O núcleo ‘oscila’ em resposta a diferentes moléculas sinalizadoras que se ligam a ele ao longo do dia, resultando na expressão rítmica de centenas de genes dentro da cianobactéria.
O novo estudo analisa como essas interações mudam quando o relógio da cianobactéria é reiniciado no nível molecular, algo que pode ser comparado ao jet lag ou aos ajustes do horário de verão para humanos.
“Usamos reações de relógio in vitro e realizamos experimentos massivamente paralelos para estudar o arrastamento, a sincronização do relógio com o ambiente, na presença de componentes de saída”, escrevem os pesquisadores em seu artigo publicado.
A pesquisa se baseia em um relógio in vitro desenvolvido anteriormente por alguns membros da equipe, que pode operar dentro de um tubo de ensaio. Por meio de novos avanços na maneira como o relógio é monitorado e executado, a equipe conseguiu obter leituras em tempo real à medida que as configurações de tempo eram ajustadas e respondidas.
Isso revelou vários novos insights, incluindo o fato de que as enzimas conhecidas como quinases que medeiam a expressão genética estão mais relacionadas à função do relógio do que se pensava anteriormente.
“Nas primeiras duas décadas após sua descoberta, a maior parte da pesquisa foi centrada no oscilador de núcleo”, diz o bioquímico Mingxu Fang, da Universidade da Califórnia em San Diego (UC San Diego).
“Agora descobrimos que as quinases, anteriormente consideradas apenas componentes de saída, são na verdade parte de todo o relógio”.
O oscilador central é frequentemente considerado como as ‘engrenagens’ do relógio circadiano e as quinases como os ‘ponteiros’, sendo que ambos são necessários para indicar a hora certa. O que este estudo mostra é como ambos são necessários – e quão estreitamente ligadas estão as entradas e saídas do relógio.
“Agora sabemos que os ponteiros do relógio são, na verdade, parte do mecanismo de cronometragem”, diz a bióloga molecular Susan Golden, da UC San Diego.
“Se você não tem as duas mãos, elas não acertam o tempo corretamente porque uma delas é um estabilizador e a outra perturba o sinal de reinicialização, e você precisa de ambas.”
Em outras palavras, ao recuperar informações do relógio, as quinases também interferem nele. Também foi demonstrado que duas quinases são necessárias para responder adequadamente a um sinal de ‘reset’, como pode acontecer quando nos movemos através de fusos horários.
Agora que esse método de monitoramento em tempo real foi estabelecido, ele pode ser usado para entender melhor como nossos próprios ritmos circadianos internos funcionam e como sua cronometragem afeta o resto de nossos corpos.
Publicado em 09/04/2023 22h07
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