Relógio biológico é construído dentro de um tubo de ensaio

Cientistas reconstituíram o relógio biológico das cianobactérias em um tubo de ensaio, permitindo-lhes estudar as interações moleculares das proteínas do relógio em tempo real.[Imagem: Andy LiWang]

Relógio biológico em um tubo de ensaio

Cientistas reconstituíram pela primeira vez um relógio biológico dentro de um tubo de ensaio.

Isolar o mecanismo circadiano do corpo humano permitirá que eles estudem as interações rítmicas das proteínas do relógio em tempo real, com o objetivo de entender como essas interações permitem que o relógio biológico exerça controle sobre a expressão dos nossos genes, por exemplo.

Os ciclos diários operam em praticamente todos os aspectos da nossa fisiologia. Eles são acionados por "relógios biológicos" (também chamados de relógios circadianos) em nossas células.

As interações cíclicas das proteínas do relógio mantêm os ritmos biológicos da vida em sintonia com o ciclo diário da noite e do dia, e isso acontece não apenas em humanos e outros animais complexos, mas até mesmo em organismos unicelulares simples, como as bactérias.

O avanço se baseou em trabalhos anteriores de pesquisadores japoneses, que em 2005 reconstituíram o oscilador circadiano cianobacteriano, o ciclo básico de cronometragem de 24 horas do relógio.

O oscilador consiste em três proteínas relacionadas: KaiA, KaiB e KaiC. Nas células vivas, os sinais do oscilador são transmitidos por outras proteínas para controlar a expressão dos genes em um ciclo circadiano.

O novo relógio in vitro inclui, além das proteínas osciladoras, duas proteínas quinase (SasA e CikA), cujas atividades são modificadas pela interação com o oscilador, além de uma proteína de ligação ao DNA (RpaA) e seu DNA alvo.

Tiques-taques da vida

Como o relógio biológico é muito complicado, a equipe partiu do mais simples: Eles reproduziram o relógio circadiano das cianobactérias. Mas os detalhes moleculares dos relógios circadianos são notavelmente semelhantes das cianobactérias aos humanos, o que torna o experimento realmente significativo.

"Reconstituir um processo biológico complicado como o relógio circadiano a partir do zero realmente nos ajudou a aprender como as proteínas do relógio funcionam juntas e permitirá uma compreensão muito mais profunda dos ritmos circadianos," disse a professora Carrie Partch, da Universidade da Califórnia de Santa Cruz (EUA).

Ter um relógio biológico totalmente funcional, que pode ser estudado no tubo de ensaio (in vitro), em vez de em células vivas (in vivo), fornece uma plataforma que permite estudar não apenas os próprios mecanismos do relógio, mas também como ele responde a mudanças no ambiente.

A equipe também já fez experimentos em células vivas para confirmar que seus resultados in vitro são consistentes com a forma como o relógio opera nas cianobactérias vivas.

"Esses resultados foram tão surpreendentes porque é comum ter resultados in vitro que são um tanto inconsistentes com o que é observado in vivo. O interior das células vivas é altamente complexo, em contraste com as condições muito mais simples in vitro," disse o professor Andy LiWang.

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