Genética/Clonagem/Terapia gênica - Gene "despertador" explica como relógio biológico se reinicia todas as manhãs
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Genética/Clonagem/Terapia gênica

Gene "despertador" explica como relógio biológico se reinicia todas as manhãs

01/10/2011

Descoberta pode ajudar a explicar bases genéticas do envelhecimento, da insônia e de doenças crônicas como câncer e diabetes

 

Pesquisadores do Instituto Salk, nos Estados Unidos, identificaram gene que age como "despertador" iniciando a atividade do relógio biológico humano todas as manhãs.

O relógio biológico liga o metabolismo humano cedo a cada dia, iniciando funções fisiológicas importantes que dizem ao corpo que é hora de levantar. A descoberta deste novo gene e do mecanismo pelo qual ele inicia o relógio todos os dias pode ajudar a explicar as bases genéticas do envelhecimento, da insônia e de doenças crônicas como câncer e diabetes, e levar a novos tratamentos para essas condições.

Segundo o líder do trabalho, Satchidananda Panda, os pesquisadores sabiam pouco sobre o mecanismo que diz ao relógio para se desligar à noite, mas não tinham conhecimento do ativava novamente na parte da manhã. "Agora que descobrimos isso, podemos explorar mais profundamente como os nossos acontece o mau funcionamento dos nossos relógios biológicos à medida que nos tornamos mais velhos e desenvolvemos doenças crônicas", afirmou.

Em um relatório publicado na revista Science, os pesquisadores de Salk e seus colaboradores da Universidade McGill descrevem como o gene KDM5A codifica a proteína JARID1a que serve como uma chave de ativação para o circuito bioquímico que mantém o ritmo circadiano.

A descoberta preenche um elo perdido nos mecanismos moleculares que controlam o ciclo vigília-sono diário. O principal ator do relógio biológico é uma proteína chamada PERIOD (PER). O número de proteínas PER em cada uma das células sobe e desce a cada 24 horas. As células usam o nível de proteína PER como um indicador do dia e da noite, para dizer ao corpo que ele deve dormir ou acordar.

Os cientistas sabiam que dois genes, CLOCK e BMAL1, eram essenciais para elevar os níveis de PER. Como o nível dessa proteína sobe durante o dia, atingindo seu pico por volta da noite, de alguma forma ela coloca uma pausa no relógio e em BMAL, reduzindo assim o próprio nível noturno.

A redução dos níveis de PER a noite faz com que os sistemas biológicos diminuam, há queda de pressão arterial, redução na frequência cardíaca e nos processos mentais. Mas, até agora, a natureza exata do freio durante a noite e do que permite que CLOCK e BMAL superem este freio para aumentar os níveis de proteínas PER novamente a cada manhã, era um mistério.

Para a nova pesquisa, Panda e colegas descobriram que a enzima JARID1a faz com que as células e órgãos voltem ao trabalho todas as manhãs. Ao estudar os mecanismos genéticos subjacentes aos ritmos circadianos em células humanas, de ratos e de moscas de frutas, os pesquisadores descobriram que essa enzima era necessária para o funcionamento do organismo, tanto a nível celular quanto em termos do comportamento diário.

Em células humanas e de camundongo que foram geneticamente modificados para produzir pouca JARID1a, a proteína PER não sofreu o pico normal de cada dia. Moscas da fruta que foram geneticamente alteradas de forma semelhante também tinham baixos níveis de proteína PER. As moscas perderam a noção do tempo, elas não sabiam quando dormir ou acordar e cochilavam frequentemente durante todo o dia e noite.

Estudando mais a fundo o funcionamento do relógio molecular, os pesquisadores descobriram que a cada manhã JARID1a reativa CLOCK e BMAL1 por contrariar a ação da proteína HDAC1que funciona como um freio. Eles suspeitam que a proteína PER diz a HDAC1 para colocar um freio na própria produção durante a noite. "JARID1a diz a este freio para se desativar, o que faz com que CLOCK e BMAL1 se ativem todas as manhãs", explicou Panda.

Para apoiar a descobertas sobre o funcionamento do relógio biológico, a equipe estudou as células geneticamente alteradas em ratos e moscas da fruta que não tinham o gene JARID1a. Eles inseriram JARID1a no DNA das moscas, que liberaram o freio de HDAC para que as moscas voltassem a um ciclo normal. Eles trataram células de camundongos com uma droga que imita JARID1a, que permitiu que seus relógios biológicos funcionassem normalmente.

Aplicações

Agora que os cientistas compreendem porque uma pessoa acorda todos os dias, eles podem explorar o papel de JARID1a em distúrbios do sono e doenças crônicas, possivelmente usando-a como um alvo para novas drogas.

Com a idade, por exemplo, o relógio biológico parece declinar, muitas vezes causando dificuldade para dormir. Há também fortes evidências de que pessoas que trabalham em turnos, como enfermeiros estão em maior risco para determinadas doenças.

O relógio biológico também parece importante para o desenvolvimento de doenças, provavelmente devido à sua influência diária ao longo dos ciclos metabólicos. Ciclos celulares diários são fundamentais para o funcionamento normal dos mecanismos genéticos que controlam como as células crescem e se dividem, tanto no desenvolvimento normal quanto no câncer.

Os mecanismos celulares de diabetes, outra doença crônica, também estão ligados aos ciclos metabólicos controlados pelo relógio biológico. Por exemplo, a conversão de açúcares em gordura, que normalmente ocorre somente em determinados momentos do dia, muitas vezes parece ocorrer durante todo o dia em pessoas diabéticas, sugerindo que o relógio perdeu o controle. "Muito do que significa ser saudável e jovem se resume a uma boa noite de sono. Agora que identificamos JARID1a como responsável pela ativação de nosso ciclo diário, temos novas opções para explorar o porquê de alguns ritmos circadianos estarem desregulados e, talvez, encontrar novas maneiras de ajudar essas pessoas", concluiu Panda.

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Publicado por: Dra. Shirley de Campos
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