El estudio de UGA proporciona las primeras pruebas de relojes biológicos en células individuales

Uno de los fenómenos más familiares de la naturaleza es natación de los pescados del comportamiento colectivo en las escuelas, langostas que marchan junto, congregación de los pájaros. La misma cosa suceso en seres humanos, con las células individuales sincronizando en ritmos circadianos, pieza de un reloj biológico que informe a nuestras carrocerías cuándo comer, dormir o reproducirse.

Cómo suceso esto es algo de un misterio, pero la nueva investigación de la universidad de Georgia vierte la luz en esta pregunta, con personas llevadas por Jonatán Arnold que proporciona pruebas por primera vez que las células individuales tienen relojes.

El comportamiento colectivo es relativamente un nuevo campo de investigación, en parte porque requiere tan muchas disciplinas que trabajan junto, pero las implicaciones no están necesariamente en nuevas áreas, con muchos bajando bajo salud pública y remedio. La señal de socorro que su carrocería asierra al hilo después de viajar y de interrumpir su ritmo circadiano usual tiene consecuencias si persiste en un cierto plazo, como hace para los pilotos y los asistentes de vuelo. La gente que trabaja trabajos con turno irregular hace frente a entregas similares.

Las asociaciones se han mostrado entre el reloj y el tratamiento contra el cáncer, y el mayor conocimiento del reloj tiene potencial para dirigir condiciones como el síndrome del ocaso, que hace pacientes mayores con demencia o a Alzheimer hacer agitated o confuso en última hora de la tarde y la tarde.

Las personas de Arnold aislaron las células individuales del crassa de la neuroespora, un tipo de molde de pan rosado, y encontraron las tres propiedades que indican la presencia de un reloj: la capacidad de reajustarse en respuesta a luz; la capacidad de guardar tiempo a pesar de fluctuaciones de la temperatura; y ritmo circadiano, que regula procesos internos sobre un ciclo diario.

“Éstas son las propiedades fundamentales de un reloj biológico, pero hasta ahora, nadie lo tiene mostrado que estas propiedades son verdad para las células,” dijo.

La investigación de las personas fue publicada en el acceso de IEEE, un gorrón interdisciplinario par-revisado del abierto-acceso del instituto de los ingenieros electrónicos eléctricos y.

El reloj se puede también explotar para hacer la terapéutica biológica y las materias de base químicas, según Arnold, profesor de la genética en la universidad de Franklin de artes y de ciencias.

“Dependiendo de los organismos usados, usted necesita capitalizar en su reloj-como comportamiento para asegurarse de le para conseguir mucho el material que usted está intentando conseguir hecho,” él dijo.

Otro uso está utilizando la naturaleza para inspirar nuevas clases de aproximaciones de la ingeniería que construyen los enjambres robóticos, por ejemplo.

“Qué si usted tiene millares de robots que usted esté intentando conseguir cooperar?” Arnold dijo. “Algunos de los principios que pudieron hacer que el trabajo va a salir de proyectos como éste.”

En marzo de 2020, el instituto de UGA de la bioinformática recibirá un simposio sobre el comportamiento colectivo que explorará estas preguntas y más.

Arnold comenzó a trabajar en el dorso celular del reloj en 1999, colaborando con Heinz-Bernd Schüttler, un profesor de la física en la universidad de Franklin. En 2004, recibieron una concesión del National Science Foundation para desarrollar las nuevas herramientas en biología de sistemas para caracterizar el reloj. Ese proyecto continúa, pero se han ramificado desde entonces fuera (con el financiamiento adicional del NSF) para examinar qué está suceso en células.

Para explorar para estas propiedades en células individuales, Arnold y Schüttler establecieron a personas multidisciplinarias con la facultad a partir de cuatro laboratorios; genética, la física, ingeniería y bioquímica.

Leidong Mao, profesor en la universidad de UGA de la ingeniería y la pieza del centro regenerador de la ciencia biológica, desarrolló los dispositivos microfluidic usados para examinar las células en diversas escalas.

La mayoría de los estudios se han hecho en una persona o un organismo entera, según Arnold. Las personas de UGA desarrollaron una diversa escala de la medición, usando tanto como cuatro diversos dispositivos.

“No hay un dispositivo que va a ofrecer todas las respuestas que usted quiere,” él dijo. “Por eso el dirigir es tan importante porque usted tiene que desarrollar nuevas maneras de dirigir diversas preguntas.”

Las personas también aumentaron el número medio de células examinadas. La mayoría de los estudios observan centenares o quizá mil células a lo más, Arnold dijo. Sus personas observaban más de 40.000 células para entender cuánta variación estaba presente y qué suceso a la variación como las células comienzan a comunicar con uno a.

“Esto es un juego de números,” él dijo. “Usted tiene que poder observar eso muchas células para ver realmente cómo está ocurriendo la sincronización.”

Con la presencia de relojes en las células establecidas, las personas continúan su trabajo con el objetivo de explicar cómo los relojes sincronizan en células. Hay dos teorías primarias. Uno es una teoría física que divulga; un ritmo externo, como un toque de tambor irregular puede sincronizar los relojes de las células. La otra es una teoría química que sugiere que las células envían una señal de coordinar el uno al otro su comportamiento.

Otra pieza de personas, arte Edison, aplicará su experiencia de la bioquímica para explorar preguntas sobre la transmisión de señales química en células. Edison es escolar de Alliance de la investigación de Georgia y profesor eminentes de la bioquímica y de la biología molecular en la universidad de Franklin. Las personas también incluyen a estudiantes de tercer ciclo de estadísticas, de la bioinformática, de la química, de la física, de genéticas, de la ingeniería y de la entomología.

El “éxito en este campo depende de disciplinas muy diversas que vienen junto hacer que suceso,” Arnold dijo.