Nhịp sinh lý là trung tâm của sự sống. Hành vi và quá trình trao đổi chất của động vật có vú được tổ chức quanh ngày và đêm bởi hoạt động được điều chỉnh của các đồng hồ tự chủ tế bào tồn tại khắp cơ thể chúng ta. Cốt lõi của đồng hồ phân tử này là nhiều vòng phản hồi kết hợp tạo ra nhịp sinh học liên tục trong biểu hiện gen để cuối cùng điều phối sinh lý học của động vật có vú. Trong nghiên cứu này, chúng tôi cung cấp bằng chứng về vai trò của quá trình trao đổi chất trong việc điều chỉnh đồng hồ lõi. Chúng tôi trình bày các gen liên quan đến các con đường năng lượng và oxy hóa khử mà chúng tôi xác định là thiết yếu cho sự bền vững của các cơ chế đo thời gian tế bào trước những biến động nhiệt độ. Chúng tôi đã phát triển mô hình tính toán đầu tiên cho dao động oxy hóa khử theo nhịp sinh học, góp phần vào việc hiểu cách cân bằng oxy hóa khử của tế bào có thể điều chỉnh tốc độ sinh học để đáp ứng với các nhiễu loạn và truyền thông tin thời gian đến bộ dao động phân tử cốt lõi. Hơn nữa, chúng tôi chứng minh rằng mô hình toán học của chúng tôi có thể được kết hợp với các mô hình đã công bố trước đây về đồng hồ phiên mã, dẫn đến sự đồng bộ 1:1. Cách tiếp cận lý thuyết-thực nghiệm này minh họa nhu cầu phân tích động lực học ở cấp độ hệ thống để hiểu các quá trình sinh học phức tạp và cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách các cơ chế đo thời gian cơ bản được tích hợp vào sinh lý tế bào. Kiến thức này có thể làm nổi bật những cách thức mới để khám phá các hậu quả chức năng của việc đo thời gian sinh học trong bối cảnh sức khỏe và bệnh tật của con người.

Abstract:

Physiological rhythms are central to life. Mammalian behavior and metabolism are organized around the day and night by the regulated action of cell-autonomous clocks that exist throughout our bodies. At the core of this molecular clockwork are multiple coupled feedback loops that generate sustained circadian rhythms in gene expression to ultimately orchestrate mammalian physiology. In this work we provide evidence for the role of metabolism in regulating the core clock. We present genes involved in energetic and redox pathways which we identified to be essential for the robustness of cellular timekeepers to temperature fluctuations. We developed the first computational model for circadian redox oscillations that contributes to the understanding of how cellular redox balance might adjust circadian rates in response to perturbations and convey timing information to the core molecular oscillator. Moreover, we show that our mathematical model can be coupled with prior published models of the transcriptional clockwork resulting in 1:1 entrainment. This experimental-theoretical approach exemplifies the need of a dynamic analysis at the system level to understand complex biological processes and provides insights into how basic timekeeping mechanisms are integrated into cellular physiology. Such knowledge might highlight new ways by which functional consequences of circadian timekeeping can be explored in the context of human health and disease.

Ngôn ngữ:	eng
Tác giả:	del Olmo, Marta
Thông tin nhan đề:	Searching for Order in Body Clocks: Circadian Rhythms and Redox Balance
Nhà xuất bản:	Logos Verlag Berlin
Loại hình:	Tài nguyên giáo dục mở / Bộ sưu tập: Công nghệ sinh học
Bản quyền:	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Nguồn gốc:	https://directory.doabooks.org/handle/20.500.12854/79456
Mô tả vật lý:	234p.
Năm xuất bản:	2021