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Il meccanismo recentemente scoperto dell'enzima collega l'orologio circadiano ed il metabolismo grasso

L'enzima Nocturnin, che governa le mansioni quotidiane quale uso grasso di energia e del metabolismo, funziona interamente in un modo diverso che precedentemente ha pensato, riferito un gruppo dei ricercatori alla Princeton University. Il meccanismo recentemente scoperto rivela il collegamento molecolare fra le fluttuazioni quotidiane degli enzimi ed il suo ruolo diregolamentazione nell'organismo, secondo uno studio pubblicato questa settimana nelle comunicazioni della natura.

La realizzazione che Nocturnin funziona in questo modo guiderà il nostro pensiero al sonno, allo sforzo ossidativo ed al metabolismo e finalmente può servire da punto verso l'individuazione dei trattamenti migliori per le malattie metaboliche.„

Alexei Korennykh, un professore associato di biologia molecolare a Princeton, che piombo il lavoro

Nocturnin fa parte dell'orologio circadiano che altera il metabolismo ed il comportamento degli organismi viventi per abbinare i bisogni dell'organismo ai tempi differenti del giorno. Per esempio, i livelli di Nocturnin oscillano durante tutta la giornata, drammaticamente alzando quando l'organismo in primo luogo si sveglia. Nocturnin è egualmente un regolatore critico di metabolismo; confrontato ai mouse regolari, i mouse che mancano dell'enzima fanno meno insulina, sono protetti dall'affezione epatica grassa e sono meno suscettibili di obesità.

La funzione precisa di Nocturnin dentro le celle è rimanere poco chiara, tuttavia. Per molti anni, l'enzima è stato pensato per girare in funzione e a riposo il metabolismo cellulare degradando determinati messaggi cellulari fatti di acido ribonucleico, o i mRNAs. L'anno scorso, tuttavia, tre gruppi di ricercatori -- un gruppo dall'università del Michigan, un gruppo dall'università di gruppo di Korennykh e di Minnesota -- scoperto che Nocturnin è incapace di degradazione del RNAs.

Per scoprire come Nocturnin può avere tali grandi effetti sul metabolismo dell'organismo, Korennykh ha collaborato con il Joshua Rabinowitz, un professore di chimica e dell'istituto di Lewis-Sigler per genomica integrante e Paul Schedl, un professore di Princeton di biologia molecolare. Lo studio piombo dal socio di ricerca postdottorale Michael Estrella e dal dottorando Jin Du nel laboratorio di Alexei e dal socio di ricerca postdottorale Li Chen nel laboratorio di Rabinowitz.

Facendo uso dei metodi pionieristici a da Rabinowitz per schermare i tessuti per la presenza di metaboliti, i ricercatori hanno scoperto che Nocturnin gioca molto ruolo diretto nel metabolismo che precedentemente apprezzato. Piuttosto che i mRNAs di degradazione, l'enzima regolamenta i metaboliti specifici che aiutano la produzione di energia e proteggono le celle da danno. Lo studio ha determinato che Nocturnin è situato nelle strutture del produttore d'energia delle cellule, i mitocondri, suggerenti che questo fosse dove l'enzima esegue la sua funzione.

Il gruppo ha trovato che Nocturnin elimina un gruppo del fosfato da due molecole importanti nel metabolismo, chiamato NADP+ e NADPH. Queste molecole permettono che la cella moduli i livelli di specie reattive dell'ossigeno, che funzionano sia mentre agenti nocivi che causano il danno che come molecole di segnalazione che gestiscono il metabolismo e lo stoccaggio grasso. I ricercatori concludono che Nocturnin è il primo enzima conosciuto per eseguire questa reazione su NADP+ e su NADPH dentro i mitocondri.

Eliminando i gruppi del fosfato da NADP+ e da NADPH produce due differenti ma le molecole ugualmente importanti, NAD+ e NADH, che sono essenziali per la funzione degli enzimi metabolici -- i commputer molecolari che producono l'energia ripartendo delle le biomolecole ricche d'energia quale glucosio.

Il upregulation di Nocturnin quando un animale in primo luogo si sveglia potrebbe quindi dare dei calci alla produzione di energia dell'organismo nella marcia alta fornendo più NAD+ e NADH. “Sta tentando di proporre che una funzione fisiologica di Nocturnin potrebbe essere di massimizzare NAD+ disponibile ed il NADH per la generazione di energia in una ricerca di alimento, facendo uso dello zucchero di sangue elevato che gli animali hanno ai tempi del risveglio,„ Korennykh ha detto.

Korennykh ed i colleghi egualmente hanno decifrato il sistema cristallino dell'essere umano Nocturnin limitato a NADPH, mostrante al livello atomico come la reazione mediata da Nocturnin accade. Misure di NADPH perfettamente nel sito attivo di Nocturnin in moda da potere eliminare facilmente l'enzima il gruppo del fosfato della molecola.

Per concludere, i ricercatori hanno determinato che la versione della mosca di frutta di Nocturnin, conosciuta come arricciata, non può egualmente fendere il RNA. Invece, usi arricciati lo stesso meccanismo dell'essere umano Nocturnin e degli obiettivi NADP+ e NADPH. Il gene arricciato in primo luogo è stato descritto in 100 anni fa dalla caccia Morgan, il genetista aprente la strada di Thomas che ha estratto un premio Nobel per la dimostrazione che i geni sono portati sui cromosomi. Sebbene Curled sia stata studiata dai ricercatori della mosca di frutta fin da, il suo meccanismo biochimico era un mistero finora.

“Il nostro lavoro mostra che anche nell'età di genomica e di medicina personale, la biologia di base ancora resta capire,„ Korennykh ha detto. “Nell'esempio di Nocturnin e Curled, una via che regolamenta alcune delle molecole più importanti nel metabolismo è stata nascosta nella vista normale per i 100 anni scorsi.„

Sorgente:

Princeton University

Riferimento del giornale:

Korennykh, A. et al. (2019) i metaboliti NADP+ e NADPH è gli obiettivi della proteina circadiana Nocturnin (arricciato). Comunicazioni della natura. doi.org/10.1038/s41467-019-10125-z.