The novel gene twenty-four defines a critical translational step in the Drosophila clock
Nature, Volume: 470, Pages: 399–403
(17 February 2011)
Autores:
Department of Neurobiology and Physiology, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, USA
Department of Biological Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon 305-701, Korea
Department of Life Sciences, Pohang University of Science and Technology, Pohang 790-784, Korea
Daily oscillations of gene expression underlie circadian behaviours in multicellular organisms. While attention has been focused on transcriptional and post-translational mechanisms, other post-transcriptional modes have been less clearly delineated. Here we report mutants of a novel Drosophila gene twenty-four (tyf) that show weak behavioural rhythms. Weak rhythms are accompanied by marked reductions in the levels of the clock protein Period (PER) as well as more modest effects on Timeless (TIM). Nonetheless, PER induction in pacemaker neurons can rescue tyf mutant rhythms. TYF associates with a 5′-cap-binding complex, poly(A)-binding protein (PABP), as well as per and tim transcripts. Furthermore, TYF activates reporter expression when tethered to reporter messenger RNA even in vitro. Taken together, these data indicate that TYF potently activates PER translation in pacemaker neurons to sustain robust rhythms, revealing a new and important role for translational control in the Drosophila circadian clock.
http://www.nature.com/nature/journal/v470/n7334/pdf/nature09728.pdf
Notícia publicada na mídia brasileira em relação a esse artigo:
O código genético das drosófilas já havia sido transcrito em 2000, mais até hoje ninguém conhecia a função de um gene chamado CG4857, nome científico do 'vinte e quatro'. Para descobrir essa informação, a equipe do neurobiólogo Ravi Allada testou 4.000 moscas, cada uma com um único gene superexpresso, ou seja, contendo uma variedade que se manifesta com mais força que o padrão. Dessas moscas, aquela que tinha uma mutação mais potente do 'vinte e quatro' apresentou um ciclo diário de 26, em vez de 24 horas. Isso levantou a suspeita de que o gene seria o responsável por acertar os ponteiros de nosso relógio biológico.
Entender o seu funcionamento foi um passo além. Algumas das moscas tiveram o 'vinte e quatro' removido e o efeito obtido foi surpreendente: elas passaram a dormir e acordar em horários alternados, sem obedecer a um ciclo regular. "As moscas que não tinham o 'vinte e quatro' não ficaram mais ativas logo antes do nascer do sol. O equivalente humano a isso seriam aquelas pessoas que têm problema para levantar da cama pela manhã", conta Allada. Quando observaram mais de perto o funcionamento do 'vinte e quatro' os pesquisadores entenderam que ele acionava a produção de uma proteína chamada PER e que esta, por sua vez, regulava o relógio biológico dos insetos.
Humanos – "Existem vários genes que coordenam o sono. O ‘vinte e quatro’ atua especificamente nos dizendo a que horas ir deitar, provocando cansaço, e avisa nosso sistema para estar preparado, ficando mais alerta quando o sol está nascendo e é hora de acordar. Mas não influencia, por exemplo, na definição de quantas horas temos que dormir, função que corresponde a outros grupos genéticos", explica o neurobiólogo. Como os genes do sono já descobertos até agora em drosófilas e humanos funcionam de maneira espantosamente similar, Allada conclui que o mesmo raciocínio deva servir também para o 'vinte e quatro'. “Nós não identificamos ainda seu respectivo humano, mas isso é uma questão de tempo”, opina.
A teoria de Allada é que existam cerca de duas dúzias de variedades do gene que possam alterar o ciclo diário de uma drosófila de 19 a 26 horas. Nos humanos, ele acredita que o número de mutações seja ainda maior. "Há pessoas com os mais diversos distúrbios do sono, aqueles que acordam cedo demais e outros que perdem o emprego por não conseguirem se levantar na hora certa. Estes últimos sofrem com a alcunha de preguiçosos, quando tudo que têm é uma má herança genética", conta ele. "Nosso objetivo é entender como esses genes atuam em nosso ciclo diário e como fatores como o relógio biológico interagem com estímulos luminosos, por exemplo. Há ainda muitas questões que queremos responder."
http://www.nature.com/nature/journal/v470/n7334/pdf/nature09728.pdf
Notícia publicada na mídia brasileira em relação a esse artigo:
Cientistas descobrem o gene que torna tão difícil acordar
Gene seria responsável por regular os ritmos diários de sono e despertar
Deixar a cama cedo é um trabalho duro e agora a ciência sabe o culpado: um gene apelidado de 'vinte e quatro'. Em experimentos com moscas, pesquisadores da Faculdade Weinberg de Artes e Ciências, dos Estados Unidos, verificaram que quando esse gene era removido, as drosófilas tinham seus relógios biológicos alterados. Segundo os cientistas, a descoberta se aplica também a humanos, podendo ser relacionada à dificuldade de acordar. As conclusões do estudo foram publicadas na edição desta quinta-feira da revista Nature.O código genético das drosófilas já havia sido transcrito em 2000, mais até hoje ninguém conhecia a função de um gene chamado CG4857, nome científico do 'vinte e quatro'. Para descobrir essa informação, a equipe do neurobiólogo Ravi Allada testou 4.000 moscas, cada uma com um único gene superexpresso, ou seja, contendo uma variedade que se manifesta com mais força que o padrão. Dessas moscas, aquela que tinha uma mutação mais potente do 'vinte e quatro' apresentou um ciclo diário de 26, em vez de 24 horas. Isso levantou a suspeita de que o gene seria o responsável por acertar os ponteiros de nosso relógio biológico.
Entender o seu funcionamento foi um passo além. Algumas das moscas tiveram o 'vinte e quatro' removido e o efeito obtido foi surpreendente: elas passaram a dormir e acordar em horários alternados, sem obedecer a um ciclo regular. "As moscas que não tinham o 'vinte e quatro' não ficaram mais ativas logo antes do nascer do sol. O equivalente humano a isso seriam aquelas pessoas que têm problema para levantar da cama pela manhã", conta Allada. Quando observaram mais de perto o funcionamento do 'vinte e quatro' os pesquisadores entenderam que ele acionava a produção de uma proteína chamada PER e que esta, por sua vez, regulava o relógio biológico dos insetos.
Humanos – "Existem vários genes que coordenam o sono. O ‘vinte e quatro’ atua especificamente nos dizendo a que horas ir deitar, provocando cansaço, e avisa nosso sistema para estar preparado, ficando mais alerta quando o sol está nascendo e é hora de acordar. Mas não influencia, por exemplo, na definição de quantas horas temos que dormir, função que corresponde a outros grupos genéticos", explica o neurobiólogo. Como os genes do sono já descobertos até agora em drosófilas e humanos funcionam de maneira espantosamente similar, Allada conclui que o mesmo raciocínio deva servir também para o 'vinte e quatro'. “Nós não identificamos ainda seu respectivo humano, mas isso é uma questão de tempo”, opina.
A teoria de Allada é que existam cerca de duas dúzias de variedades do gene que possam alterar o ciclo diário de uma drosófila de 19 a 26 horas. Nos humanos, ele acredita que o número de mutações seja ainda maior. "Há pessoas com os mais diversos distúrbios do sono, aqueles que acordam cedo demais e outros que perdem o emprego por não conseguirem se levantar na hora certa. Estes últimos sofrem com a alcunha de preguiçosos, quando tudo que têm é uma má herança genética", conta ele. "Nosso objetivo é entender como esses genes atuam em nosso ciclo diário e como fatores como o relógio biológico interagem com estímulos luminosos, por exemplo. Há ainda muitas questões que queremos responder."
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