Modelul bacterian arată că încorporarea ADN depinde de vârfurile și văile ritmurilor circadiene

Momentul este totul. Un nou exemplu care susține vechea zicală a fost găsit în legătură cu sistemele reglementate de ceasurile biologice.

alinierea

Cercetările privind ritmurile circadiene, modelele noastre interne de 24 de ore care afectează ciclurile somn-veghe și metabolice, au arătat că sincronizarea este esențială pentru sănătatea umană. Când activitățile noastre și ceasurile circadiene interne sunt în afara pasului cu ciclul natural zi-noapte - de exemplu, în cazuri de muncă neregulată în schimburi, jet lag și obiceiuri slabe de somn-veghe - ne creștem riscul de boală din cauza greșelii procese biologice. Dar genetica din spatele acestor mecanisme nu a fost bine stabilită.

Acum, oamenii de știință de la Universitatea din California, San Diego, care studiază bacteriile fotosintetice numite cianobacterii, sau „alge albastre-verzi”, au identificat rădăcinile unui comportament care este reglementat de ceasul circadian.

Descoperirile, conduse de Arnaud Taton, om de știință al proiectului asociat al Diviziei de Științe Biologice și de autorii superiori James și Susan Golden, sunt publicate în Nature Communications.

„Cred că această lucrare demonstrează importanța faptului că timpul biologic intern coincide cu timpul din mediul înconjurător”, a declarat Susan Golden, distinsă profesor UC San Diego, director al Centrului de Biologie Circadiană și autor principal al lucrării. "Există o mulțime de boli umane în care oamenii sunt slab aliniați la mediul lor. Acest lucru poate rezulta din obiceiuri precum a obține prea multă lumină noaptea, a mânca în momente neobișnuite ale zilei și a nu dormi regulat. În cianobacterie este foarte diferență mare pentru ca timpul biologic și timpul mediu extern să fie aliniate. "

Oamenii de știință știu că în vânătoarea de gene noi, bacteriile încorporează ADN-ul din mediu. Astfel de procese asigură existența materiei prime care să genereze variații genetice, astfel evoluează speciile. Totuși, detaliile acestui proces nedumeritor sunt înțelese doar în câteva organisme. Capacitatea de a prelua ADN-ul este de regulă strict reglementată, ceea ce sugerează oamenilor de știință că ar fi dăunător organismului să preia fără discriminare gene străine.

În noul studiu, cercetătorii au identificat mașinile de captare a ADN-ului din cianobacteria Synechococcus elongatus și au descoperit că ceasurile circadiene interne din celulele lor împiedică absorbția ADN devreme în timpul zilei și îmbunătățesc procesul devreme noaptea. Ei preziseră că expresia mediată de ceas a anumitor gene induse de întuneric, cu vârful amurgului, este centrală pentru preluarea ADN-ului din mediu. Au descoperit că atunci când întunericul apare la momentul ceasului intern al celulelor le spune că este amurg, absorbția ADN și încorporarea cresc dramatic. În contrast, întunericul uneori care nu se potrivește cu timpul ceasului intern nu reușește să ofere un impuls în absorbția și încorporarea ADN-ului.

În ceea ce privește motivul pentru care absorbția precoce a ADN-ului este descurajată și întârzierea este îmbunătățită, oamenii de știință nu sunt prea siguri. Ei testează ipoteze, cum ar fi dacă ar putea fi util să se evite preluarea ADN-ului potențial periculos atunci când virușii sunt mai răspândiți, ceea ce în unele medii este în timpul zilei.

„Acest studiu oferă un exemplu izbitor al importanței menținerii ceasului biologic intern aliniat cu mediul extern, astfel încât procesele să aibă loc la momentul potrivit al zilei”, spun cercetătorii.

Lista completă a autorilor include Arnaud Taton, Christian Erikson, Yiling Yang, Benjamin Rubin (fost student absolvent susținut de un grant de formare în domeniul geneticii celulare și moleculare), Scott Rifkin, James Golden și Susan Golden.

Finanțarea studiului a fost asigurată de Institutul Național de Științe Medicale Generale al Institutelor Naționale de Sănătate (R35GM118290 și R01GM118815) și Fundația Națională pentru Științe (IOS-1754894).