Ritmos Circadianos e Regulação Genética

Quase todos os organismos vivos, de microrganismos a mamíferos, sincronizam seus processos comportamentais, bioquímicos e fisiológicos de acordo com o ciclo solar de 24 horas, ou o relógio circadiano.

O relógio circadiano é controlado principalmente por máquinas específicas e, em mamíferos, o núcleo supraquiasmático presente no hipotálamo atua como um relógio mestre e controla os ritmos circadianos em todo o corpo.

No entanto, a maioria das células do corpo também tem um ritmo circadiano interno. Um padrão cíclico de expressão de genes nessas células orienta o relógio circadiano no nível do organismo.

A genética subjacente dos ritmos circadianos no nível celular foi classicamente estudada em Drosophila, onde um conjunto de genes do relógio regula o ritmo circadiano da célula por meio de um ciclo de feedback negativo.

Durante o dia, os fatores de transcrição, Clock e Cycle, heterodimerizam e ativam a transcrição de seus genes-alvo, incluindo o gene Period, também conhecido como Per.

A proteína Per dimeriza com outra proteína chamada Timeless, ou Tim. No entanto, ambas as proteínas não são muito estáveis na presença de luz e são posteriormente degradadas por um proteassoma.

Durante a noite, o complexo Per / Tim estável pode se acumular no citoplasma da célula e depois se translocar para o núcleo - onde se liga ao dímero do ciclo do relógio e o remove do DNA - inibindo assim sua atividade transcricional.

Além dessa regulação de feedback negativo, outras proteínas reguladoras da célula também participam da modulação da atividade do Clock.

Por exemplo, Laranja Mecânica é um repressor transcricional que co-reprime a atividade transcricional do ciclo do relógio junto com Per, competindo pelo local de ligação no DNA.

Como os ritmos circadianos desempenham um papel essencial na coordenação do funcionamento normal do corpo, qualquer interrupção pode levar a doenças leves a graves, incluindo síndromes metabólicas e doenças inflamatórias, bem como câncer.