Genes operam de forma rítmica, seguindo o relógio biológico

Genes operam de forma rítmica, seguindo o relógio biológico
Genes que causam doenças? É muito mais complicado do que isso: o mesmo gene que mata uma pessoa pode não afetar outra.
[Imagem: Cortesia Max Planck Institute for Informatics]

Genética varia ao longo do dia

Tudo tem o seu tempo: Esse ditado se aplica bem a muitos empreendimentos humanos, mas parece que ele também é verdadeiro no nível molecular, mas especificamente para os nossos genes.

A atividade de quase 80% dos nossos genes segue um ritmo diurno/noturno em diversos tecidos do nosso corpo e em diferentes regiões cerebrais.

Embora já se soubesse que muitos tecidos e órgãos seguem esses ciclos, chamados de ritmos circadianos ou relógio biológico, nunca havia sido pesquisado em detalhes como o tempo afeta a transcrição dos nossos genes (o processo de copiar DNA em RNA para guiar a montagem de proteínas).

"Esta é a primeira vez que um mapa de referência da expressão diária dos genes foi estabelecido," explica o professor Satchidananda Panda, do Instituto Salk (EUA). "É um quadro para entendermos como a quebra circadiana causa doenças do cérebro e do corpo, como depressão, doença de Crohn, doença inflamatória intestinal, doença cardíaca ou câncer. Isso terá um enorme impacto na compreensão dos mecanismos ou na otimização de curas para pelo menos 150 doenças".

Genes seguem relógio biológico

Usando sequenciamento de RNA, a equipe rastreou a expressão gênica em dezenas de diferentes tecidos de primatas não humanos a cada 2 horas durante 24 horas. Cada tecido continha genes que foram expressos em diferentes níveis com base na hora do dia.

Nada menos do que 81,7% dos genes codificadores de proteínas apresentaram um efeito rítmico. Isso significa que o resultado de um exame genético visando um desses genes será diferente se for realizado em diferentes horários do dia.

O número desses genes rítmicos variou por tipo de tecido, de cerca de 200 nos linfonodos mesentéricos, glândula pineal, medula óssea e outros tecidos, até mais de 3.000 no córtex pré-frontal, tireoide, músculo glúteo e outros. Além disso, os genes que foram expressos mais frequentemente tendem a mostrar mais ritmicidade, ou variabilidade ao longo do dia.

Dos 25.000 genes no genoma dos primatas, cerca de 11.000 foram expressos em todos os tecidos. Destes (que governam principalmente as funções celulares de rotina, como o reparo do DNA e o metabolismo energético), 96,6% são particularmente rítmicos em pelo menos um tecido, variando drasticamente quando foram amostrados.

Na maioria dos tecidos, a transcrição de genes atingiu o pico no início da manhã e no final da tarde, e se acalmou à noite após o jantar, em torno da hora de dormir.

Efeito sobre a ciência e o horário de tomar remédios

A descoberta coloca um novo padrão de referência para todos os estudos de genética, uma vez que os resultados de experimentos genéticos podem ser afetados pelo horário do dia em que os experimentos foram feitos.

"Estes resultados fornecem novos insights que podem influenciar a validação da pesquisa científica. Por exemplo, os cientistas que tentam replicar um trabalho anterior devem prestar mais atenção ao período em que ensaios específicos foram realizados," disse o professor Howard Cooper, coautor do estudo.

Além de fundamentar novos métodos de pesquisa, este mecanismo de temporização molecular também pode afetar a eficácia dos medicamentos. No futuro, os pacientes poderão receber instruções mais detalhadas sobre a frequência e o melhor horário do dia ou da noite para tomar seus remédios, de forma que eles sejam mais eficazes.

"Nós demonstramos que mais de 80% dos alvos das drogas aprovadas pela FDA são rítmicos em pelo menos um tecido," disse o Dr. Ludovic Mure. "Além dos alvos dessas drogas, muitos outros mecanismos que afetam a eficiência ou toxicidade de medicamentos, como sua absorção, metabolização e excreção, podem ser moduladas pelo relógio circadiano."

Os resultados foram publicados na revista Science.


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