L'étude d'UGA fournit la première preuve des horloges biologiques en différentes cellules

Un des phénomènes les plus familiers de la nature est natation de poissons de comportement collectif dans les écoles, sauterelles marchant ensemble, flocage d'oiseaux. La même chose se produit chez l'homme, avec différentes cellules synchronisant dans des rythmes circadiens, une partie d'une horloge biologique qui indique à nos fuselages quand manger, dormir ou se reproduire.

Comment ceci se produit est quelque chose d'un mystère, mais la recherche neuve de l'Université de Géorgie jette la lumière sur cette question, avec une équipe aboutie par Jonathan Arnold fournissant la preuve pour la première fois que les différentes cellules ont des horloges.

Le comportement collectif est un domaine de recherche relativement neuf, en partie parce qu'il exige tant de disciplines fonctionnant ensemble, mais les implications ne sont pas forcément dans des endroits neufs, avec on qui tombent sous la santé publique et le médicament. La défaillance que votre fuselage ressent après s'être déplacé et avoir interrompu votre rythme circadien habituel a des conséquences si elle persiste au fil du temps, comme elle fait pour des pilotes et des stewards (hôtesse de l'air). Les gens qui travaillent des équipes de relève font face aux éditions assimilées.

Des associations ont été montrées entre l'horloge et le traitement contre le cancer, et la connaissance plus grande de l'horloge a le potentiel pour adresser des conditions comme le syndrome de crépuscule, qui fait devenir des patients agés avec la démence ou l'Alzheimer agitated ou confus dans la fin de l'après-midi et la soirée.

L'équipe d'Arnold a isolé les différentes cellules du crassa de neurospora, un type de moulage de pain rose, et a trouvé les trois propriétés qui indiquent la présence d'une horloge : la capacité de se remettre à l'état initial en réponse à la lumière ; la capacité de maintenir le temps en dépit des variations de la température ; et rythme circadien, qui règle des procédés internes au-dessus d'un cycle quotidien.

« Ce sont les propriétés principales d'une horloge biologique, mais jusqu'ici, personne ne l'a montré que ces propriétés jugent vrai pour des cellules, » a dit.

La recherche de l'équipe était publiée dans l'accès d'IEEE, un tourillon interdisciplinaire pair-observé d'ouvert-accès de l'institut des ingénieurs électroniciens électriques et.

L'horloge peut également être exploitée pour effectuer les matières de base biologiques de thérapeutique et de produit chimique, selon Arnold, professeur de génétique dans l'université de Franklin des arts et des sciences.

« Selon les organismes utilisés, vous devez capitaliser de leur comportement comme une horloge pour vous veiller pour obtenir le beaucoup de le matériau que vous essayez d'obtenir effectué, » il a dit.

Une autre application emploie la nature pour inspirer des genres neufs d'approches de bureau d'études établissant les essaims robotisés, par exemple.

« Ce qui si vous avez des milliers de robots qui vous essayez d'obtenir de coopérer ? » Arnold a dit. « Certains des principes qui pourraient effectuer que le travail vont sortir des projets comme celui-ci. »

En mars 2020, l'institut d'UGA de la bio-informatique hébergera un colloque sur le comportement collectif qui explorera ces questions et plus.

Arnold a commencé à travailler à l'horloge cellulaire de retour en 1999, collaborant avec Heinz-Bernd Schüttler, un professeur de la physique dans l'université de Franklin. En 2004, ils ont reçu une concession de National Science Foundation pour développer les outils neufs dans la biologie de systèmes pour caractériser l'horloge. Ce projet continue, mais ils ont depuis été branchés à l'extérieur (avec le financement complémentaire de NSF) pour examiner ce qui se produit dans les cellules.

Afin de rechercher ces propriétés en différentes cellules, Arnold et Schüttler ont déterminé une équipe multidisciplinaire avec le corps enseignant de quatre laboratoires ; génétique, physique, bureau d'études et biochimies.

Leidong Mao, professeur dans l'université de l'ingéniérie d'UGA et le membre du centre régénérateur de biosciences, a développé les dispositifs microfluidic utilisés pour examiner des cellules à différentes écailles.

La plupart des études ont été faites sur une personne ou un organisme entière, selon Arnold. L'équipe d'UGA a développé une écaille de la mesure différente, utilisant l'autant d'en tant que quatre dispositifs différents.

« Il n'y a pas un dispositif qui va apporter toutes les réponses que vous voulez, » il a dit. « Qui est pourquoi concevant est si important parce que vous devez développer des voies neuves d'aborder différentes questions. »

L'équipe a également augmenté le nombre moyen de cellules examinées. La plupart des études regardent des centaines ou peut-être mille cellules tout au plus, Arnold a dit. Son équipe a regardé plus de 40.000 cellules pour comprendre combien variation coûtait présente et ce qui est arrivé à la variation comme les cellules commencent à communiquer les uns avec les autres.

« C'est un jeu de numéros, » il a dit. « Vous devez pouvoir regarder cela beaucoup de cellules pour voir réellement comment la synchronisation a lieu. »

Avec la présence des horloges dans les cellules déterminées, l'équipe continue son travail dans le but d'expliquer comment les horloges synchronisent en cellules. Il y a deux théories primaires. On est une théorie matérielle qui ébruitent ; un rythme externe, comme un battement de tambour irrégulier peut synchroniser les horloges des cellules. L'autre est une théorie chimique proposant que les cellules envoient un signe de combiner entre eux leur comportement.

Un autre membre de l'équipe, art Edison, appliquera ses compétences de biochimies pour explorer des questions au sujet de la signalisation chimique en cellules. Edison est chercheur d'Alliance de recherches de la Géorgie et professeur éminents des biochimies et de la biologie moléculaire dans l'université de Franklin. L'équipe inclut également des étudiants de troisième cycle des statistiques, de la bio-informatique, de la chimie, de la physique, de la génétique, du bureau d'études et de l'entomologie.

La « réussite dans ce domaine dépend des disciplines très différentes venant ensemble pour l'effectuer se produire, » Arnold a dit.