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La exposición ambiental de la toxina puede romper la función del reloj circadiano, demostraciones de la investigación

¿Pueden las toxinas ambientales romper los ritmos circadianos - el “reloj biológico” cuya perturbación se conecta a la inflamación crónica y a un ordenador principal de desordenes humanos? Investigue mostrar que un eslabón entre la desorganización circadiana y el plancton que se han adaptado a la contaminación de la sal del camino formula la pregunta cuadrado en la tabla.

“Esta investigación muestra que la exposición a las toxinas ambientales puede deprimir la función de nuestro reloj circadiano, la desorganización cuyo se conecta a los índices crecientes de cáncer, de diabetes, de obesidad, de enfermedad cardíaca, y de depresión,” dijo a Jennifer Hurley, profesor adjunto de ciencias biológicas, pieza del centro para la biotecnología y los estudios interdisciplinarios (CBIS) en el Rensselaer Polytechnic Institute, y autor mayor en esta investigación. “Éste es cualquier persona ha mostrado la primera vez esto suceso en el nivel del reloj de base, que habíamos considerado ser protegidos pesado contra estos tipos de efectos ambientales.”

Los emplear de la investigación conclusión recientes del Jefferson proyectan en el lago George, mostrando que una especie común de zooplancton, pulex de la Daphnia, puede desarrollar tolerancia para moderar niveles de sal del camino en tan poco tiempo como dos y la mitad de meses. Que la investigación produjo cinco poblaciones de Daphnia adaptó a la sal las concentraciones que colocaban de la concentración actual de 15 miligramos por el litro del cloruro en el lago George, a las concentraciones de 1.000 miligramos por litro como se encuentra en los lagos altamente contaminados en Norteamérica.

El “plancton, que son consumidores dominantes de algas y una fuente de la comida para muchos pescados, puede hacer un equilibrio monumental para tolerar la sal creciente del camino,” dijo Rick Relyea, el director de proyecto de Jefferson, la pieza de CBIS, y al co-autor del estudio. “El ritmo circadiano conduce estos animales con una migración diaria, a las aguas profundas durante el día para ocultar de depredadores y de aguas poco profundas en la noche a introducir. Romper ese ritmo podía afectar al ecosistema entero del lago.”

Hurley dijo que la adaptación a salar es probable afectando a la Daphnia en el nivel epigenético, un cambio hereditario en niveles del gen bastante que clave genética. La investigación tiene aplicabilidad amplia en campos múltiples más allá de la salud humana y es una demostración de la investigación punta, interdisciplinaria resultando de la cruz-colaboración entre CBIS y el proyecto de Jefferson.

Para explorar si la sal afecta al ritmo circadiano de la Daphnia, los investigadores primero establecieron que el plancton es regulado por un equipo de la base de genes del reloj-mando que anticipe el ciclo del día/de la noche. Registre los genes del mando ascienden y suprimen la transcripción del gen, creando oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y las hormonas para afectar a la función de la célula, división, e incremento, así como los parámetros fisiológicos tales como temperatura del cuerpo e inmunorespuestas. El genoma de la Daphnia incluye el gen del PERÍODO (POR), un equipo de genes casi idénticos al reloj establecido de base de la mosca del vinagre (melanogaster de la Drosophila).

Kayla Coldsnow, estudiante doctoral de Rensselaer y el primer autor en el estudio, rastreó la expresión del mRNA POR en de la Daphnia expuesta a los niveles naturalmente poco salados y a las condiciones oscuras constantes. A pesar de estas condiciones ambientales constantes, la Daphnia POR niveles del mRNA osciló con un ritmo de 24 horas, una indicación sin obstrucción de un reloj circadiano funcional. Ella los resultados, conjuntamente con la investigación existente, muestra que POR “genes del reloj” sea activo en Daphnia.

Para probar si los ambientes de la alto-sal de la adaptación afectan a este reloj circadiano funcional, Coldsnow después realizó un experimento similar con las cinco poblaciones de Daphnia producidas durante ella investigación anterior. Sus datos mostraron que POR el mRNA los ritmos deterioraron con la adaptación a las concentraciones cada vez mayores de la sal.

“Qué vemos es una reacción nivelada, medida en este organismo; cuanto más alto es el nivel de sal al cual la Daphnia se adaptan, cuanto más suprime la expresión de su reloj circadiano,” dijo Hurley. “La población adaptada a los niveles naturalmente poco salados exhibe una oscilación hermosa, sana hacia adentro POR la expresión del mRNA, pero la población adaptada a los altos niveles de la sal ha perdido totalmente su capacidad de oscilar esta expresión del mRNA.”

Hurley dijo que las conclusión abren una nueva puerta en la investigación circadiana.

“Las implicaciones son sustanciales,” Hurley dijo. “Usted ha expuesto la Daphnia a una toxina ambiental, y su reloj fue suprimido, probablemente a través de mecanismos epigenéticos. El reloj y la biología de la Daphnia es muy similares al reloj y a la biología en nuestros cerebros y la mayoría de los organismos. ¿Es posible que podemos ver cambios epigenéticos en el cerebro humano debido a la exposición a las toxinas ambientales?

La “evolución a la contaminación del medio ambiente quita el reloj por ablación circadiano de una especie acuática del centinela,” según lo publicado en la edición actual de la ecología y de la evolución, puede ser encontrado usando el DOI: 10.1002/ece3.3490. La investigación fue financiada por Rensselaer, el proyecto de Jefferson en el lago George (una sociedad del Rensselaer Polytechnic Institute, de IBM, y del fondo para el lago George), y una beca de la investigación del graduado del National Science Foundation.

La investigación en ritmos circadianos satisface la nueva escuela politécnica, un paradigma emergente para una educación más alta que reconozca que los retos y las oportunidades globales son tan grandes ellos no se pueden alocución adecuadamente por incluso la persona más talentosa que trabaja solamente. Rensselaer sirve como los cruces para la colaboración -- trabajando con los socios a través de disciplinas, de sectores, y de regiones geográficas -- para dirigir retos globales complejos, usando las herramientas y las tecnologías más avanzadas, muchos cuyo se convierten en Rensselaer. La investigación en Rensselaer dirige algo del mundo que prensa retos tecnológicos -- de seguridad energética y del revelado sostenible a la biotecnología y a la salud humana. La nueva escuela politécnica es transformativa en el impacto global de la investigación, en su pedagogía innovadora, y en las vidas de estudiantes en Rensselaer.