Oamenii de știință au descoperit un ceas biologic complet diferit de tot ce am văzut până acum

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Un ceas genetic nou descoperit acționează ca un cronometru al dezvoltării organismului, coordonând exploziile de activitate genică necesare procesului de creștere. Oamenii de știință au descoperit că atunci când acest ceas se defectează, dezvoltarea se oprește brusc.

Cercetătorii de la Laboratorul Cold Spring Harbor (CSHL) au identificat acum ceea ce pare a fi un ceas central al dezvoltării în micul vierme C. elegans. Descoperirea ajută la explicarea modului în care celulele știu exact când să activeze programe genetice cheie în timpul proceselor de creștere și dezvoltare.

Activitatea anterioară a profesorului CSHL Christopher Hammell și a colegilor săi a arătat că dezvoltarea în C. elegans este stimulată de explozii, sau pulsații, de activitate genică. Ceea ce rămăsese neclar era modul în care acele pulsații erau sincronizate cu o asemenea precizie.

Noul studiu dezvăluie că două proteine deja cunoscute de oameni de știință, MYRF-1 și LIN-42, formează un circuit de feedback ce acționează ca un ceas central al dezvoltării. Împreună, ele determină când începe fiecare pulsație a expresiei genetice și cât timp durează aceasta.

Conform cercetătorilor, acesta este primul exemplu de ceas biologic conceput să ruleze printr-o secvență finită de evenimente, mai degrabă decât să se repete continuu.

„Acesta este ceasul central pentru toate celulele viermelui”, explică Hammell. „Este responsabil pentru coordonarea unei serii finite de pulsații secvențiale ale expresiei genetice care trebuie să aibă loc o singură dată, și în ordine, pentru o progresie corespunzătoare a dezvoltării. Este ca un mecanism cu clichet. Pornește și oprește genele de mai multe ori în timpul dezvoltării, dar, în cele din urmă, se deplasează într-o singură direcție.”

Un cronometru al dezvoltării

Pentru a descoperi cum funcționează sistemul, echipa a combinat experimentele tradiționale de biologie moleculară cu secvențierea ADN-ului, secvențierea proteinelor și instrumentul de inteligență artificială AlphaFold, scrie SciTechdaily.

Rezultatele lor au arătat că MYRF-1 joacă mai multe roluri critice în timpul dezvoltării. Proteina ajută la lansarea fiecărui nou val de activitate genică și este, de asemenea, necesară pentru punctul de control care marchează sfârșitul fiecărei etape de dezvoltare. Odată ce începe o pulsație de expresie genică, MYRF-1 activează proteina LIN-42. Ulterior, LIN-42 reglează cât de puternică devine acea pulsație și cât timp continuă ea.

Atunci când cercetătorii au blocat MYRF-1, întregul proces de dezvoltare s-a prăbușit, demonstrând cât de esențială este această proteină pentru a menține creșterea pe drumul cel bun.

„Nu am mai văzut așa ceva până acum”, spune Hammell. „MYRF-1 face parte din acest ceas de autoreglare central pentru toate celulele, dar acționează ca o cheie universală pentru fiecare etapă de creștere. Fără cheia potrivită pentru fiecare etapă, dezvoltarea se lovește de un zid și nu mai poate progresa.”

Indicii despre tulburările de dezvoltare și bolile genetice

Echipa de cercetare, din care a făcut parte și directoarea de cercetare a CSHL, Leemor Joshua-Tor, investighează acum modul în care MYRF-1 și LIN-42 interacționează fizic și dacă ceasurile celulare individuale comunică între ele în timpul dezvoltării.

„Circuitul MYRF-1/LIN-42 rulează în toate celulele”, spune Hammell. „Și fiecare dintre aceste ceasuri celulare independente pare să fie sincronizat atunci când urmărești o dezvoltare normală. Dar comunică între ele? Nu ne-am gândit niciodată profund la această întrebare până acum.”

Răspunsul la această întrebare ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine tulburările de dezvoltare și bolile genetice. Dezvăluind modul în care ceasurile de dezvoltare ale corpului rămân sincronizate, lucrarea poate oferi noi indicii despre ce se întâmplă atunci când acele sisteme dau greș.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Pielea are propriul ei ceas biologic

Organele noastre au „ceasuri” biologice diferite. Care este vârsta ta adevărată? 

Cum ne influențează ceasul biologic riscul de demență?

Ceasul nostru biologic determină modificări în organism, la anumite ore ale zilei