Pesquisadores revelam o papel que centenas de miRNAs parecem desempenhar na modulação do ritmo circadiano.
Se você já teve um caso ruim de jet lag, você sabe como uma interrupção no ritmo circadiano do seu corpo torna difícil de funcionar. Os "relógios" circadianos moleculares existem nas células de todo o corpo, regendo mais do que apenas ciclos de sono e vigília – são cruciais para muitos aspectos da saúde humana. Há mais de uma década os pesquisadores tentam descobrir o que os faz funcionar, em busca de novas percepções sobre doenças como Alzheimer, câncer e diabetes.
Até agora, essa pesquisa se concentrou no que é conhecido como genes de relógio, que codificam proteínas que impulsionam ciclos oscilantes de expressão genética que afetam a fisiologia e o comportamento. Mas pesquisas publicadas no Proceedings of the National Academy of Sciences revelam a descoberta de uma nova engrenagem no relógio circadiano – uma camada regulatória em todo o genoma composta por pequenas cadeias de nucleotídeos não codificados conhecidos como micro RNAS (miRNAs).
"Vimos como a função desses genes relógio são realmente importantes em muitas doenças diferentes", disse Steve Kay, professor reitor de neurologia, engenharia biomédica e biologia computacional quantitativa na Keck School of Medicine da USC. "Mas o que estávamos cegos era um tipo totalmente diferente de rede de genes funky que também é importante para a regulação circadiana e este é todo o mundo louco do que chamamos de microRNA não codificação."
"Junk DNA" prova ser uma ferramenta valiosa em ritmos circadianos
Antes considerados como "DNA lixo eletrônico", os miRNAs são agora conhecidos por afetar a expressão genética, impedindo o RNA mensageiro de fabricar proteínas. Pesquisas anteriores indicaram que miRNAs podem ter um papel na função de relógios circadianos, mas determinar qual das centenas de miRNAs no genoma pode estar envolvido permaneceu um problema.
Kay e sua equipe, liderada por Lili Zhou, uma pesquisadora associada do Departamento de Neurologia da Keck School, recorreram ao Instituto de Genômica da Novartis Research Foundation (GNF) em San Diego, que criou robôs capazes de experimentos de alto rendimento. Trabalhando com cientistas no instituto, Zhou desenvolveu uma tela de alto rendimento para um robô testar os cerca de 1000 miRNAs transferindo-os individualmente para células que a equipe havia projetado para brilhar dentro e fora, com base no ciclo de relógio circadiano de 24 horas da célula.
"A colaboração com a GNF possibilitou que conduzíssísulas baseadas em células para identificar sistematicamente quais das centenas de miRNAs poderiam ser os que modulam ritmos circadianos", disse Zhou.
"Para nossa surpresa", disse Kay, "descobrimos cerca de 110 a 120 miRNAs que fazem isso."
Com a ajuda de Caitlyn Miller, graduanda em bioquímica da USC Dornsife, os pesquisadores então verificaram o impacto nos ritmos circadianos ao inativar certos miRNAs identificados pela tela em sua linha de células brilhantes. Nocautear os miRNAs teve o efeito oposto no ritmo circadiano das células como adicioná-los às células.
Impactos fisiológicos e comportamentais de miRNAs
Os pesquisadores também se concentraram nos impactos fisiológicos e comportamentais das miRNAs. Eles analisaram o comportamento dos camundongos com um determinado conjunto de miRNAs inativados – miR 183/96/182 – e viram que a inativação do cluster interferiu com seu comportamento de corrida de rodas no escuro em comparação com ratos de controle. Eles então examinaram o impacto do aglomerado de miRNA no cérebro, retina e tecido pulmonar, e descobriram que a inativação do aglomerado afetou ritmos circadianos de uma forma diferente em cada tipo de tecido – sugerindo que a maneira como os miRNAs regulam o relógio circadiano é específica do tecido.
Compreender o impacto das miRNAs no relógio circadiano no tecido individual pode revelar novas formas de tratar ou prevenir doenças específicas.
"No cérebro estamos interessados em conectar o relógio a doenças como o Alzheimer, no pulmão estamos interessados em conectar o relógio a doenças como a asma", disse Kay. "O próximo passo eu acho que para nós modelar estados de doenças em animais e células e olhar como essas microRNAs estão funcionando nesses estados da doença."
“A genome-wide microRNA screen identifies the microRNA-183/96/182 cluster as a modulator of circadian rhythms” by Lili Zhou, Caitlyn Miller, Loren J. Miraglia, Angelica Romero, Ludovic S. Mure, Satchidananda Panda, and Steve A. Kay. PNAS