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Células com um relógio molecular funcional são mais capazes de se adaptar às mudanças no suprimento de glicose e podem se recuperar mais rapidamente da fome de longo prazo, de acordo com um estudo publicado hoje na revista eLife.
A descoberta ajuda a explicar por que as mudanças nos ritmos circadianos do corpo – como o trabalho noturno e o jetlag – podem aumentar o risco de doenças metabólicas, como diabetes.
Os relógios circadianos estão intimamente ligados ao metabolismo: por um lado, o relógio modula ritmicamente muitas vias metabólicas e, por outro, nutrientes e sinais metabólicos influenciam a função do relógio. Isso é alcançado por meio de loops de feedback bem ajustados, onde alguns componentes positivos do relógio ativam outros, e estes, então, realimentam negativamente os componentes de ativação originais.
“Como a glicose afeta tantas vias de sinalização, acredita-se que a deficiência de glicose possa desafiar os ciclos de feedback no relógio circadiano e prejudicar sua capacidade de manter um ritmo constante”, explica a principal autora Anita Szöke, estudante de doutorado no Departamento de Fisiologia, Semmelweis University, Budapeste, Hungria. “Queríamos explorar como a privação crônica de glicose afeta o relógio molecular e qual o papel que o relógio desempenha na adaptação à fome”.
Usando o fungo Neurospora crassa Como modelo, a equipe primeiro observou como a privação de glicose por 40 horas afetou dois componentes do relógio central chamados Complexo de Colarinho Branco (WCC), composto por duas subunidades WC-1 e 2 e Frequência (FRQ). Eles descobriram que os níveis de WC1 e 2 diminuíram gradualmente para cerca de 15% e 20% dos níveis iniciais, antes da fome, enquanto os níveis de FRQ permaneceram os mesmos, mas foram alterados pela adição de muitos grupos fosfato (um processo chamado hiperfosforilação). Normalmente, a hiperfosforilação impede que o FRQ iniba a atividade do WCC – então os autores especularam que a atividade mais alta pode acelerar a degradação do WCC. Quando eles observaram as ações a jusante do WCC, havia pouca diferença entre as células famintas e as que ainda cresciam em glicose. Juntos, isso sugere que o relógio circadiano ainda estava funcionando de forma robusta e conduzindo a expressão rítmica de genes celulares durante a fome de glicose.
Para aprofundar a importância do relógio molecular na adaptação à privação de glicose, a equipe usou um Neurospora estirpe sem o domínio WC-1 de WCC. Eles então compararam os níveis de expressão gênica após a privação de glicose com Neurospora contendo um relógio molecular intacto. Eles descobriram que a falta de glicose a longo prazo afetou mais de 20% dos genes codificadores e que 1.377 desses 9.758 genes codificadores (13%) apresentaram alterações específicas da cepa, dependendo se as células tinham ou não um relógio molecular. Isso implica que o relógio é uma peça importante da maquinaria para a resposta das células à falta de glicose.
Em seguida, a equipe analisou se ter um relógio funcional era importante para as células se recuperarem após a falta de glicose. Eles descobriram que o crescimento Neurospora as células sem um FRQ ou WCC funcional foram significativamente mais lentas do que as células normais quando a glicose foi adicionada, o que implica que um relógio funcional suporta a regeneração das células. Além disso, quando estudaram o sistema de transporte de glicose utilizado na Neurosporaeles descobriram que as células sem um relógio funcional eram incapazes de aumentar a produção de um transportador de glicose crucial para obter mais nutrientes na célula.
“As diferenças marcantes entre o comportamento de recuperação de cepas de fungos com e sem relógios moleculares funcionais sugerem que a adaptação à mudança na disponibilidade de nutrientes é mais eficiente quando um relógio circadiano opera em uma célula”, conclui a autora sênior Krisztina Káldi, professora associada da Universidade Semmelweis. “Isso sugere que os componentes do relógio têm um grande impacto no equilíbrio dos estados de energia dentro das células e destaca a importância do relógio na regulação do metabolismo e da saúde”.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por eLife. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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