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Os ritmos circadianos, os relógios biológicos internos que regulam as nossas atividades diárias, são essenciais para manter a saúde e o bem-estar. Embora o papel da transcrição nestes ritmos esteja bem estabelecido, um novo estudo esclarece a importância crítica dos processos pós-transcricionais. A pesquisa, intitulada “Perfil do ribossomo circadiano revela um papel para o Período2 quadro de leitura aberto upstream no sono”, a ser publicado em PNASredefine nossa compreensão de como os processos de tradução e pós-transcrição influenciam o relógio interno do corpo e seu impacto nos padrões de sono.
Tempo é tudo
Usando o perfil do ribossomo, a equipe de pesquisa examinou o momento da ligação do ribossomo em relação ao pico dos níveis de proteína e RNA. Eles descobriram diferenças significativas no tempo desses processos, sugerindo um controle pós-tradução complexo da produção circadiana de proteínas. “Nós baseamos nosso trabalho anterior para quantificar com precisão o nível de proteínas circadianas em camundongos mantidos em escuridão constante durante um período de 24 horas, o que controla os efeitos confusos da luz”, diz o autor correspondente Hiroki Ueda. “Usando o perfil do ribossomo, eu queria ver como a ligação dos ribossomos ao RNA se relacionava com o momento em que essas proteínas realmente eram produzidas. E ao tentar responder a essa questão básica de tempo, descobrimos que os ribossomos se ligam a um quadro de leitura aberto a montante em Período2 que alterou a amplitude dos ritmos circadianos e interrompeu o sono em ratos”, acrescenta o autor principal, Arthur Millius.
uORFs: reguladores silenciosos se manifestam
Os pesquisadores encontraram muitos quadros de leitura aberta upstream (uORFs) na região 5′ não traduzida dos mRNAs circadianos, que é a parte do RNA antes da chamada “sequência de codificação” que é traduzida pelos ribossomos em proteína. Esses uORFs foram associados à redução da ligação ao ribossomo na sequência de codificação principal e à redução da expressão repórter em uma variedade de ensaios circadianos testados pelos pesquisadores, sugerindo um papel para os uORFs na formação da expressão proteica circadiana. “Cerca de metade dos genes em ratos e humanos têm pelo menos um uORF”, explica Dimitri Perrin, bioinformático da equipa, “mas é particularmente interessante que cerca de 75% dos genes associados aos ritmos circadianos têm um uORF, o que significa que os ritmos circadianos são particularmente suscetível a este tipo de regulação pós-transcricional.”
Mutação Per2 uORF e sono
Mutação do uORF no gene do relógio central Período2 (Por2) produziu resultados intrigantes. Isso impulsionou Por2 Expressão de mRNA enquanto reduz significativamente a duração total do sono em camundongos, particularmente durante as transições entre claro e escuro. “Nossos dados do sono sugerem que a interrupção dos uORFs pode ter impactos fisiológicos no comportamento dos camundongos, o que mostra que não é preciso sofrer mutação na proteína para ter efeito”, explica Rikuhiro Yamada, que analisou o fenótipo dos camundongos usando o rápido estágio de sono do laboratório. sistema. “Realizamos o perfil do ribossomo no Por2 camundongos mutantes uORF, e embora a ligação ao ribossomo tenha sido aumentada nos camundongos mutantes, foi o aumento na Por2 Os níveis de mRNA foram os mais surpreendentes”, continua Arthur Millius. “Pensamos que os uORFs afetariam principalmente a tradução do mRNA, mas descobrimos que eles também podem desencadear uma resposta de degradação do RNA semelhante à decadência mediada por absurdo.”
A proteína PER2 está no centro do ciclo de feedback inibitório que está subjacente aos mecanismos moleculares que controlam os ritmos circadianos, mas a sua importância vai além da simples regulação do sono. Por2 a expressão é desregulada no câncer de mama, regulada negativamente em pacientes com leucemia mieloide aguda e interrupção da Por2 resulta em tumorgênese em camundongos. Portanto, compreender os processos pós-transcricionais que moldam Por2 A expressão tem implicações abrangentes para vários campos, incluindo ritmos circadianos e medicina, e poderia fornecer novos insights sobre como o câncer sequestra o programa circadiano normal de uma célula ou ajudar a melhorar medicamentos com eficácia terapêutica dependente do tempo.
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