La biología dicta que el ADN crea proteínas que crean, entre otras cosas, metabolitos, las salidas del metabolismo. En organismos, desde hongos hasta humanos, la relación entre estos jugadores está fuertemente influenciada por nuestro reloj circadiano interno y responde a las influencias ambientales.como un día prolongado con implicaciones de la industria a la salud humana.
"Muchos trastornos asociados con la alteración de nuestros relojes circadianos tienen vínculos con la inflamación, que es una respuesta del sistema inmunológico", dijo Jennifer Hurley, profesora asistente de ciencias biológicas y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios del Instituto Politécnico Rensselaer ".Creo que al alterar nuestros relojes, podemos alterar nuestra producción metabólica e inflamar nuestros cuerpos de forma crónica ".
Pero el sistema, que es enormemente complejo, no se comprende bien.
Para comprender mejor este sistema, los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, la Escuela de Medicina Geisel en Dartmouth y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico están colaborando en un proyecto que utiliza datos: seguimiento de los niveles de ARN y proteínas en una célula a medida que fluctúan.con el ciclo día / noche: para crear un modelo informático que muestre cómo el entorno metabólico influye en las células a lo largo del día circadiano.
"La complejidad de este sistema es fenomenal; las interacciones dentro de una sola celda podrían generar millones de puntos de datos", dijo Hurley, líder de Rensselaer en el proyecto, que cuenta con una subvención de $ 3,1 millones de los Institutos Nacionales de Salud ".La complejidad es insondable solo para la mente humana, pero el modelado por computadora combinado con la experimentación puede ayudarnos a comprender este sistema ".
Casi todas las células vivas de la Tierra poseen un reloj circadiano, un mecanismo molecular que anticipa el ciclo día / noche y modula las funciones celulares de manera adecuada. Al promover o suprimir la transcripción genética, el reloj crea oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y hormonas que afectanla sincronización de la función, división y crecimiento celular, así como parámetros fisiológicos como la temperatura corporal y las respuestas inmunes.
En un organismo relativamente simple, como el hongo Neurospora crassa, el reloj controla alrededor del 40 por ciento de 9,000 genes. Pero mientras que el dogma central de la biología dicta que el ADN crea ARN que crea proteínas, los experimentos han demostrado que solo el 27 por ciento de las proteínas producenen la célula responde a los ritmos circadianos, con una alineación imperfecta entre el ARN rítmico y la proteína rítmica. La correlación entre el ADN controlado por reloj, las proteínas y los metabolitos es turbia, y es aún más compleja cuando se somete a los efectos de las influencias ambientales.
Hurley, un experto en biología circadiana, ha creado conjuntos de datos masivos que rastrean los niveles de ARN y proteínas controlados por reloj en Neurospora, un hongo que produce celulasas, proteínas útiles para la industria de los biocombustibles porque descomponen la celulosa en las plantas.
Los investigadores, dirigidos por William Cannon en el Departamento de Energía de EE. UU. / El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, incorporarán los datos, junto con información adicional sobre metabolitos e influencias ambientales que se recopilarán en el laboratorio de Hurley y en Dartmouth, en un modelo multiescalacapaz de conciliar las escalas de tiempo circadianas y metabólicas dispares, y de predecir cómo se propagan los cambios en un área a través de todo el sistema. Con los 658.000 dólares de apoyo que Hurley recibirá de esta subvención, su laboratorio llevará a cabo experimentos que validarán el modelo y sus predicciones.
Si bien los impactos más profundos de la investigación pueden estar relacionados con la biología humana, el proyecto también beneficia a las aplicaciones industriales; una mejor comprensión de cómo el reloj controla el metabolismo puede hacer posible impulsar la producción de celulasa de Neurospora, un beneficio para la industria de los biocombustibles.
"La producción de celulasa por Neurospora fluctúa con sus ritmos circadianos, al igual que fluctúa nuestra propia producción de muchos metabolitos. Pero queremos que la producción de celulasa se mantenga alta, y queremos poder ajustar el reloj de Neurospora para que eso suceda", dijo Hurley..
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer RPI . Original escrito por Mary L. Martialay. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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