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L'exposition environnementale de toxine peut perturber le fonctionnement de l'horloge circadienne, expositions de recherches

Les toxines environnementales peuvent-elles perturber des rythmes circadiens - la « horloge » biologique dont le bruit est lié à l'inflammation chronique et à une foule de troubles humains ? Recherchez montrer qu'une tige entre la perturbation circadienne et le plancton qui se sont adapté à la pollution de sel de route pose la question en équerre sur la table.

« Cette recherche prouve que l'exposition aux toxines environnementales peut diminuer le fonctionnement de notre horloge circadienne, la perturbation dont est lié aux taux de cancer, au diabète, à l'obésité, à la cardiopathie, et à la dépression accrus, » a dit Jennifer Hurley, un professeur adjoint des sciences biologiques, un membre du centre pour la biotechnologie et les études interdisciplinaires (CBIS) au Rensselaer Polytechnic Institute, et auteur supérieur sur cette recherche. « C'est la première fois n'importe qui a montré ceci qui se produit au niveau de l'horloge de faisceau, que nous avions considérée être fortement mise en mémoire tampon contre ces types d'effets sur l'environnement. »

Les constructions de recherches sur des découvertes récentes du Jefferson projettent au lac George, prouvant qu'une substance courante de zooplancton, pulex de daphnie, peut évoluer la tolérance pour modérer des niveaux de sel de route dans seulement 2 et demi mois. Que la recherche a produit cinq populations de daphnie a adapté au sel des concentrations s'échelonnant de la concentration actuelle de 15 milligrammes par litre de chlorure dans le lac George, aux concentrations de 1.000 milligrammes par litre comme trouvé dans les lacs hautement contaminés en Amérique du Nord.

Le « plancton, qui sont des consommateurs principaux des algues et une source alimentaire pour beaucoup de poissons, peut effectuer un compromis monumental pour tolérer le sel accru de route, » a dit Rick Relyea, le directeur de projet de Jefferson, le membre de CBIS, et le co-auteur de l'étude. « Le rythme circadien guide ces animaux par un transfert quotidien, aux eaux profondes au cours de la journée pour se cacher des prédateurs et de petits fonds la nuit à alimenter. La perturbation de ce rythme a pu affecter l'écosystème entier de lac. »

Hurley a dit que l'adaptation à saler est susceptible affectant la daphnie au niveau épigénétique, un changement héritable des niveaux de gène plutôt que code génétique. La recherche a des possibilités d'application larges dans les domaines multiples au delà de la santé des personnes et est une démonstration de tranchant, recherche interdisciplinaire résultant de la croix-collaboration entre CBIS et le projet de Jefferson.

Pour explorer si le sel affecte le rythme circadien de la daphnie, les chercheurs ont déterminé la première fois que le plancton est régi par un ensemble de faisceau de gènes d'horloge-control qui anticipe le cycle de jour/nuit. Synchronisez les gènes de contrôle introduisent et suppriment la transcription des gènes, produisant des vibrations quotidiennes aux niveaux des enzymes et des hormones pour affecter le fonctionnement de cellules, la division, et l'accroissement, ainsi que les paramètres physiologiques tels que la température corporelle et les réactions immunitaires. Le génome de daphnie comprend le gène de PÉRIODE (SELON), un ensemble de gènes presque identiques à l'horloge de faisceau bien établie de la mouche à fruit (melanogaster de drosophile).

Kayla Coldsnow, un étudiant au doctorat de Rensselaer et le premier auteur sur l'étude, a suivi l'expression de l'ARNm de SELON en la daphnie exposée aux niveaux naturellement à faible teneur en sel et aux conditions foncées continuelles. En dépit de ces conditions environnementales continuelles, la daphnie SELON des niveaux d'ARNm a oscillé avec un rythme de 24 heures, un signe clair d'une horloge circadienne fonctionnelle. Elle des résultats, en combination avec la recherche existante, montre que cela SELON des « gènes d'horloge » soyez en activité en daphnie.

Pour vérifier si les environnements de haut-sel d'adaptation affecte cette horloge circadienne fonctionnelle, Coldsnow puis a effectué une expérience assimilée avec les cinq populations de la daphnie produites pendant elle première recherche. Ses caractéristiques ont prouvé que SELON l'ARNm les rythmes ont détérioré avec l'adaptation aux concentrations croissantes en sel.

« Ce qui nous voyons est une réaction classée et mesurée dans cet organisme ; plus le niveau du sel auquel la daphnie sont adaptés est élevé, plus il supprime l'expression de son horloge circadienne, » a dit Hurley. « La population adaptée aux niveaux naturellement à faible teneur en sel montre une belle, saine vibration dedans SELON l'expression d'ARNm, mais la population adaptée aux niveaux élevés de sel ont complet détruit leur capacité d'osciller cette expression d'ARNm. »

Hurley a dit que les découvertes ouvrent une trappe neuve dans la recherche circadienne.

« Les implications sont considérables, » Hurley a dit. « Vous avez exposé la daphnie à une toxine environnementale, et son horloge a été supprimée, probablement par les mécanismes épigénétiques. L'horloge et la biologie de la daphnie est très assimilée à l'horloge et à la biologie dans nos cerveaux et la plupart des organismes. Est-il possible que nous puissions voir les changements épigénétiques de l'esprit humain à cause de l'exposition aux toxines environnementales ?

La « évolution à la contamination de l'environnement enlève l'horloge circadienne d'une substance aquatique de sentinelle, » comme publié dans l'édition actuelle de l'écologie et de l'évolution, peut être trouvé utilisant le DOI : 10.1002/ece3.3490. La recherche a été financée par Rensselaer, le projet de Jefferson au lac George (un partenariat de Rensselaer Polytechnic Institute, d'IBM, et des fonds pour lac George), et une camaraderie de recherches de diplômé de National Science Foundation.

La recherche sur des rythmes circadiens accomplit l'école d'enseignement technique neuve, un paradigme apparaissant pour l'enseignement supérieur qui identifie que les défis globaux et les opportunités sont si grands ils ne peuvent pas être adéquat adressés par même la personne la plus douée seul travaillant. Rensselaer sert de des carrefours pour la collaboration -- fonctionnant avec des associés en travers des disciplines, des secteurs, et des régions géographiques -- pour relever des défis globaux complexes, utilisant les outils et les technologies les plus avancés, on dont sont développés chez Rensselaer. La recherche chez Rensselaer adresse une partie du monde le plus appuyant des défis techniques -- de la sécurité énergétique et du développement durable à la biotechnologie et à la santé des personnes. L'école d'enseignement technique neuve est transformative dans le choc global de la recherche, en sa pédagogie novatrice, et pendant les durées des stagiaires chez Rensselaer.