Времето е всичко, за нашите гени

Ирония судьбы, или С легким паром 1 серия (Юни 2019).

Anonim

За всичко има сезон. Тази поговорка се отнася до много човешки усилия, но нови изследвания показват, че това е дори вярно на молекулярно ниво. Изследване на института Salk, публикувано в списание Science на 8 февруари 2018 г., установява, че активността на почти 80% от гените следват ден / нощ ритъм в много типове тъкани и мозъчни региони.

Докато учените отдавна знаят, че много тъкани следват тези цикли, наречени циркадианни ритми, това е най-подробното изследване, свързващо времето за транскрипция на ген (процесът на копиране на ДНК в РНК за насочване на протеиновия монтаж).

"Това е първият път, когато се установи референтна карта на ежедневното генно изразяване", казва Satchidananda Panda, професор в Лабораторията за регулаторна биология на Salk и главен автор на доклада. "Това е рамка, за да разберем как циркадианското разстройство причинява заболявания на мозъка и тялото, като депресия, болест на Crohn, IBD, сърдечни заболявания или рак, което ще има огромно влияние върху разбирането на механизмите или оптимизирането на лечението на най-малко 150 заболявания".

Използвайки РНК секвениране, изследователският екип проследява генната експресия в десетки различни тъкани на нечовекоподобни примати на всеки 2 часа в продължение на 24 часа. Екипът установи, че всяка тъкан съдържа гени, които са изразени на различни нива въз основа на времето на деня. Но броят на тези "ритмични" гени варира от типа тъкан, от около 200 в епифиални, мезентериални лимфни възли, костен мозък и други тъкани до повече от 3000 в префронталната кора, щитовидната жлеза, глутеалния мускул и др. В допълнение, най-често експресираните гени показват тенденция към по-голяма ритмичност или променливост по време.

От 25 000 гена в генома на примати, почти 11 000 са били експресирани във всички тъкани. От тези (които обикновено управляват рутинните клетъчни функции, като ремонт на ДНК и енергиен метаболизъм), 96, 6% са особено ритмични в поне една тъкан, вариращи драстично, когато са взети проби.

В повечето тъкани генната транскрипция достига пик в ранната сутрин и в късния следобед и се успокоява вечер след вечеря, преди лягане. С 81.7% протеино-кодиращи гени, които изпитват ритмичен ефект, този механизъм за синхронизация е много по-разпространен, отколкото се предполагаше.

"Тези открития дават нови прозрения, които биха могли да повлияят върху утвърждаването на научните изследвания. Например учените, които се опитват да възпроизведат предишната си работа, могат да обърнат повече внимание на това, кога са проведени конкретни анализи", казва съавторът Хауърд Купър учен в Института Salk. Освен че информира новите методи на изследване, този механизъм за молекулно синхронизиране може да повлияе и на ефективността на лечението. В бъдеще фармацевтите могат да предоставят на пациентите по-подробни инструкции за това колко често и кога да приемат наркотици.

"Ние показваме, че повече от 80 процента от одобрените от FDA наркотични цели са ритмични в поне една тъкан", казва Лудович Муре, учен от екипа на Salk и първи автор на доклада. "В допълнение към целта за употреба на наркотици, много други механизми, които влияят върху лекарствената ефективност или токсичност, като нейната абсорбция, метаболизиране и екскреция, могат да бъдат модулирани от циркадния часовник."

Атласът за генно изразяване на екипа на Salk може също така да помогне на учените да осветят начина, по който начинът на живот в късния живот влияе върху човешкото здраве. Това може да се отнася за работници на смени или за всеки, който се отклонява редовно от цикъла ден / нощ. В допълнение, тази работа би могла да подобри и стареенето, тъй като тези ритми често се разрушават, когато хората остаряват.

"Това е списък на начина, по който гените се изразяват диференциално в различни органи и това ще ни даде рамка, за да разберем дали работата на смени и други нарушения променят начина на изразяване на гените", каза Панда. "За по-ранни изследвания на циркадния ритъм нямахме справка, така че е като да имаме човешки референтен геном."

Популярни Публикации

Препоръчано