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L'esposizione ambientale della tossina può interrompere la funzione dell'orologio circadiano, manifestazioni della ricerca

Possono le tossine ambientali interrompere i ritmi circadiani - “l'orologio„ biologico di cui la perturbazione è collegata ad infiammazione cronica e ad una miriade di disordini umani? Ricerchi la mostra che un collegamento fra rottura circadiana e plancton che si sono adattati ad inquinamento del sale della strada pone esattamente la domanda sulla tabella.

“Questa ricerca indica che l'esposizione alle tossine ambientali può diminuire la funzione del nostro orologio circadiano, la rottura di cui è collegata alle tariffe aumentate di cancro, del diabete, dell'obesità, della malattia di cuore e della depressione,„ ha detto Jennifer Hurley, un assistente universitario delle scienze biologiche, un membro del centro per biotecnologia e gli studi interdisciplinari (CBIS) al Rensselaer Polytechnic Institute ed autore senior su questa ricerca. “Questo è la prima volta chiunque ha indicato questo che accade al livello dell'orologio di memoria, che avevamo considerato essere bufferizzati molto contro questi tipi di conseguenze sull'ambiente.„

Le configurazioni della ricerca sui risultati recenti dal Jefferson aggettano nel lago George, indicante che le specie comuni di zooplancton, pulex della dafnia, possono evolvere la tolleranza per moderare i livelli di sale della strada solo in 2 e 1/2 mesi. Che la ricerca ha prodotto cinque popolazioni della dafnia ha adattato a sale le concentrazioni che variano dalla concentrazione corrente di 15 milligrammi per litro di cloruro in lago George, alle concentrazioni di 1.000 milligrammi per litro come constatato nei laghi altamente contaminati in America settentrionale.

“Il plancton, che siano consumatori chiave delle alghe e una sorgente dell'alimento per i molti pesce, può fare una compensazione monumentale per tollerare il sale aumentato della strada,„ ha detto Rick Relyea, il direttore di progetto di Jefferson, il membro di CBIS ed il co-author dello studio. “Il ritmo circadiano guida questi animali con una migrazione giornaliera, alle acque profonde durante il giorno per nascondersi dai predatori e dalle acque basse alla notte da alimentare. L'interruzione del quel ritmo ha potuto pregiudicare l'intero ecosistema del lago.„

Hurley ha detto che l'adattamento da salare è probabile pregiudicando la dafnia al livello epigenetico, un cambiamento ereditabile nei livelli del gene piuttosto che il codice genetico. La ricerca ha ampia applicabilità nei campi multipli oltre le sanità ed è una dimostrazione della ricerca di avanguardia e interdisciplinare derivando dalla inter-collaborazione fra CBIS ed il progetto Jefferson.

Per esplorare se il sale pregiudica il ritmo circadiano della dafnia, i ricercatori in primo luogo hanno stabilito che il plancton fosse governato da un insieme di memoria dei geni di orologio-control che prevede il ciclo notte/del giorno. Cronometri i geni di controllo promuovono e sopprimono la trascrizione del gene, creante le oscillazioni quotidiane nei livelli di enzimi ed ormoni per pregiudicare la funzione delle cellule, divisione e la crescita come pure parametri fisiologici quali la temperatura corporea e le risposte immunitarie. Il genoma della dafnia include il gene di PERIODO (PER), un insieme dei geni quasi identici all'orologio di memoria affermato della mosca di frutta (melanogaster della drosofila).

Kayla Coldsnow, uno studente di laurea di Rensselaer ed il primo autore sullo studio, ha tenuto la carreggiata l'espressione del mRNA PER in della dafnia esposta ai livelli naturalmente a bassa percentuale di sale ed alle circostanze scure costanti. Malgrado queste condizioni ambientali costanti, la dafnia PER livelli del mRNA ha oscillato con un ritmo di 24 ore, un'indicazione chiara di un orologio circadiano funzionale. Lei risultati, congiuntamente alla ricerca attuale, indica che PER “geni dell'orologio„ sia attivo in dafnia.

Per provare se gli ambienti del alto-sale di adattamento pregiudica questo orologio circadiano funzionale, Coldsnow quindi ha eseguito un simile esperimento con le cinque popolazioni della dafnia prodotte durante lei la ricerca più iniziale. I suoi dati hanno indicato che PER mRNA i ritmi si sono deteriorati con l'adattamento alle concentrazioni aumentanti nel sale.

“Che cosa vediamo è una risposta classificata e misurata in questo organismo; il livello elevato di sale a cui la dafnia si adattano, di più sopprime l'espressione del suo orologio circadiano,„ ha detto Hurley. “La popolazione adattata ai livelli naturalmente a bassa percentuale di sale esibisce una bella, oscillazione sana dentro PER espressione del mRNA, ma la popolazione adattata ai livelli elevati del sale completamente ha perso la loro capacità di oscillare questa espressione del mRNA.„

Hurley ha detto che i risultati aprono una nuova porta nella ricerca circadiana.

“Le implicazioni sono sostanziali,„ Hurley ha detto. “Avete esposto la dafnia ad una tossina ambientale ed il suo orologio è stato soppresso, probabilmente attraverso i meccanismi epigenetici. L'orologio e la biologia della dafnia è molto simili all'orologio ed alla biologia sia nei nostri cervelli che nella maggior parte dei organismi. È possibile che possiamo vedere i cambiamenti epigenetici nel cervello umano a causa dell'esposizione alle tossine ambientali?

“L'evoluzione a contaminazione dell'ambiente rimuove l'orologio circadiano delle specie acquatiche di una sentinella,„ come pubblicato nell'edizione corrente dell'ecologia e dell'evoluzione, può essere trovato facendo uso del DOI: 10.1002/ece3.3490. La ricerca è stata costituita un fondo per da Rensselaer, dal progetto Jefferson nel lago George (un'associazione del Rensselaer Polytechnic Institute, di IBM e del fondo per il lago George) e da un'amicizia della ricerca del laureato del National Science Foundation.

La ricerca sui ritmi circadiani compie il nuovo politecnico, un paradigma emergente per istruzione superiore che riconosce che le sfide e le opportunità globali sono così grandi essi non possono essere indirizzate adeguatamente anche dalla persona più di talento che lavora da solo. Rensselaer servisce dalle strade trasversali per collaborazione -- lavorando con i partner attraverso le discipline, i settori e le regioni geografiche -- per indirizzare le sfide globali complesse, facendo uso degli strumenti e delle tecnologie più avanzati, molti di cui sono sviluppati a Rensselaer. La ricerca a Rensselaer indirizza alcuno del mondo che stampa le sfide tecnologiche -- da sicurezza energetica e da sviluppo sostenibile a biotecnologia ed a sanità. Il nuovo politecnico è trasformatore nell'impatto globale della ricerca, nella sua pedagogia innovatrice e nelle vite degli studenti a Rensselaer.