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Studi gli spostamenti spaziali dei videi di espressione genica del fegato nella relazione all'orologio circadiano

Niente nella biologia è statico. I trattamenti biologici oscillano col passare del tempo e se dobbiamo un una maschera accurata delle celle, dei tessuti, degli organi ecc., dobbiamo considerare i loro schemi temporali. Infatti, questo sforzo ha provocato un intero campo di studio conosciuto come “la cronobiologia„.

Il fegato è un esempio tipico. Tutto che mangiamo o la bevanda finalmente è elaborata là per separare le sostanze nutrienti da spreco e per regolamentare il bilanciamento metabolico dell'organismo. Infatti, il fegato complessivamente del tempo è regolamentato estesamente e questo reticolo è orchestrato i ritmi dal cosiddetto orologio circadiano, dal metronomo interno del nostro organismo come pure dai segnali biochimici e dal cibo.

Ma il fegato realmente è diviso nelle piccole unità di ripetizione chiamate “lobuli„, in cui le zone distinte eseguono le funzioni differenti. Questa organizzazione spaziale complessa è conosciuta come “zonazione del fegato„. Per esempio, la ripartizione degli zuccheri durante la digestione ha luogo preferenziale da un lato del lobulo, la cosiddetta zona centrale, mentre la produzione di glucosio mentre riposiamo dalle memorie quale grasso, si presenta dall'altro lato del fegato, sul lato portale.

Finora, la zonazione del fegato è stata studiata soltanto staticamente, esaminante che cosa ogni zona fa indipendentemente da tempo, e viceversa. E dato come la centrale il fegato è in fisiologia mammifera, i due approcci della ricerca devono unire gli sforzi per capire come i programmi temporali e spaziali del fegato interagiscono.

In uno studio mai visto, gli scienziati a EPFL e l'istituto di Weizmann di scienza, piombo dai professor Felix Naef al banco di EPFL delle scienze biologiche e Shalev Itzkovitz al Weizmann, hanno potuti riflettere gli spostamenti spaziali di espressione genica all'interno dei lobuli del fegato nella relazione all'orologio circadiano. Lo studio del questo collegamento è un fuoco della ricerca di Naef, che precedentemente ha scoperto le connessioni fra l'orologio circadiano e le proteine del fegato, i nostri cicli cellulari e perfino la struttura 3D di cromatina, il DNA strettamente imballato nel nucleo delle cellule.

Lo studio ha uscito da una concessione della giunzione di EPFL-Weizmann dalle fondamenta di Rothschild Cesarea.

Sfruttando la capacità di analizzare il tessuto del fegato in ogni cella determinata, i ricercatori hanno studiato circa 5000 geni in celle di fegato a parecchi timepoints durante il giorno di 24 ore. Poi hanno classificato statisticamente i reticoli che hanno scoperto con un modello che può catturare sia le variazioni spaziali che temporali nei livelli di RNA messaggero (mRNA), un indicatore di spazio-tempo di espressione genica.

Lo studio ha rivelato che molti dei geni del fegato sembrano essere sia zonated che ritmici, significando che fossero regolamentate entro sia la loro posizione nel fegato che il periodo del giorno. Questi geni doppio regolamentati principalmente sono collegati per impostare le funzioni del fegato, per esempio il metabolismo dei lipidi, carboidrati ed amminoacidi, ma egualmente include alcuni geni che non sono stati associati mai con metabolismo, per esempio geni relativi alle proteine del chaperon, che aiutano altre biomolecole per cambiare la loro struttura 3D o persino per montare e smontare.

Il lavoro rivela una ricchezza della dinamica di espressione genica di spazio-tempo del fegato e mostra come la compartimentalizzazione della funzione epatica sia nello spazio che nel tempo è marchio di garanzia di attività metabolica nel fegato mammifero.„

Felix Naef, il banco di EPFL delle scienze biologiche

Source:
Journal reference:

Droin, C., et al. (2021) Space-time logic of liver gene expression at sub-lobular scale. Nature Metabolism. doi.org/10.1038/s42255-020-00323-1.