Τα μοριακά κιρκάδια “ρολόγια” υπάρχουν σε κύτταρα σε όλο το σώμα, που διέπουν κάτι περισσότερο από τους κύκλους ύπνου και αφύπνισης – είναι ζωτικής σημασίας για πολλές πτυχές της ανθρώπινης υγείας. Για περισσότερο από μια δεκαετία, οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν τι τους κάνει να ψάχνουν, αναζητώντας νέες πληροφορίες για ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ, ο καρκίνος και ο διαβήτης.
Μέχρι τώρα, αυτή η έρευνα έχει επικεντρωθεί σε αυτό που είναι γνωστό ως γονίδια ρολογιού, τα οποία κωδικοποιούν πρωτεΐνες που οδηγούν τους ταλαντωμένους κύκλους γονιδιακής έκφρασης που επηρεάζουν τη φυσιολογία και τη συμπεριφορά. Αλλά έρευνα που μόλις δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών αποκαλύπτει την ανακάλυψη ενός νέου γραναζιού στο κιρκάδιο ρολόι – ένα ρυθμιστικό στρώμα σε όλο το γονιδίωμα που αποτελείται από μικρές αλυσίδες μη κωδικοποιητικών νουκλεοτιδίων γνωστών ως micro RNAS (miRNAs).
«Έχουμε δει πώς η λειτουργία αυτών των “γονιδίων ρολογιού” είναι πραγματικά σημαντική σε πολλές διαφορετικές ασθένειες», δήλωσε ο Steve Kay, PhD, καθηγητής νευρολογίας Provost, βιοϊατρικής μηχανικής και ποσοτικής υπολογιστικής βιολογίας στη Σχολή Ιατρικής του Keck της USC. «Αλλά αυτό που δεν ξέραμε ήταν ένα εντελώς διαφορετικό funky είδος γονιδίων που είναι επίσης σημαντικό για την κιρκάδια ρύθμιση και αυτός είναι όλος ο τρελός κόσμος αυτού που ονομάζουμε μη κωδικοποιημένο microRNA».
Το «Junk DNA» αποδεικνύεται ότι αποτελεί πολύτιμο εργαλείο για τους κιρκάδιους ρυθμούς.
Παλαιότερα θεωρούνταν «ανεπιθύμητο DNA», όμως τα miRNAs είναι πλέον γνωστό ότι επηρεάζουν την έκφραση των γονιδίων εμποδίζοντας το αγγελιοφόρο RNA να παράγει πρωτεΐνες. Προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι τα miRNAs μπορεί να έχουν ρόλο στη λειτουργία των κιρκάδιων ρολογιών, αλλά ο καθορισμός των εκατοντάδων miRNAs στο γονιδίωμα θα μπορούσε να εμπλέκεται επίσης.
Ο Kay και η ομάδα του, με επικεφαλής τον Lili Zhou, ερευνητικό συνεργάτη στο Τμήμα Νευρολογίας της Σχολής Keck, στράφηκαν στο Ινστιτούτο Genomics του Ιδρύματος Έρευνας Novartis (GNF) στο Σαν Ντιέγκο, το οποίο δημιούργησε ρομπότ ικανά για πειράματα υψηλής απόδοσης. Δουλεύοντας με επιστήμονες στο ινστιτούτο, ο Ζου ανέπτυξε μια οθόνη υψηλής απόδοσης για ένα ρομπότ για να δοκιμάσει τα σχεδόν 1000 miRNA μεταφέροντάς τα ξεχωριστά σε κελιά που η ομάδα είχε σχεδιάσει για να ανάβει και να απενεργοποιείται, με βάση τον 24ωρο κιρκάδιο κύκλο ρολογιού του κελιού.
«Η συνεργασία με το GNF μας επέτρεψε να πραγματοποιήσουμε την πρώτη προσέγγιση διαλογής σε ολόκληρο το κύτταρο, σε γονιδίωμα για να προσδιορίσουμε συστηματικά ποια από τις εκατοντάδες miRNAs μπορεί να είναι αυτά που ρυθμίζουν τους κιρκάδιους ρυθμούς», δήλωσε ο Zhou.
«Προς μεγάλη μας έκπληξη», είπε ο Kay, «ανακαλύψαμε περίπου 110 έως 120 miRNA που το κάνουν».