Descobrindo genes que direcionam os ritmos das refeições

resumo: Os pesquisadores usaram moscas da fruta para descobrir o segredo dos padrões alimentares diários dos animais. Eles descobriram que o gene quasimodo (qsm) alinha a alimentação com a luz e a escuridão, enquanto genes como o relógio (clk) e o ciclo (cyc) regulam os ciclos de alimentação e jejum. Curiosamente, são os neurônios, e não o tecido metabólico, que garantem que esses ciclos sejam consistentes com os ritmos circadianos.

Essas descobertas abrem caminho para insights mais profundos sobre o comportamento animal e possíveis tratamentos para transtornos alimentares.

Principais fatos:

1. O gene quasimodo (qsm) nas moscas da fruta ajuda a alinhar a alimentação com os ciclos de luz e escuridão.
2. Na escuridão constante, o relógio genético (clk) e o ciclo (cyc) determinam os ritmos de alimentação/jejum.
3. Os genes do relógio molecular nos neurônios, e não nos tecidos metabólicos, sincronizam esses ritmos com os ciclos circadianos.

fonte: Universidade Metropolitana de Tóquio

Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio usaram moscas-das-frutas para estudar como elas regulam os padrões alimentares diários.

Eles descobriram que o gene quasimodo (qsm) ajudava a sincronizar a alimentação com os ciclos claro/escuro, mas não na escuridão constante: em vez disso, os genes do relógio (clk) e do ciclo (cyc) mantém os ciclos de alimentação/jejum, enquanto outros “relógios” nos neurônios ajudam a sincronizá-los com os dias. Decifrar o mecanismo molecular por trás dos ciclos de alimentação nos ajuda a compreender o comportamento animal, incluindo o nosso.

Muitos membros do reino animal comem aproximadamente nos mesmos horários todos os dias. Isto surge da necessidade de adaptação a aspectos do ambiente, incluindo a quantidade de luz presente, a temperatura, a disponibilidade de alimentos e a possibilidade de predadores, todos vitais para a sobrevivência. Também é importante para uma digestão e metabolismo eficientes e, portanto, para o nosso bem-estar geral.

Mas como é que uma gama tão vasta de organismos sabe quando comer? Um factor importante é o ritmo circadiano, um ciclo fisiológico quase diário partilhado por organismos tão diversos como animais, plantas, bactérias e algas. Serve como um “relógio mestre” que regula o comportamento rítmico.

Mas os animais estão cheios de outros mecanismos de temporização, conhecidos como “relógios periféricos”, cada um com as suas próprias vias bioquímicas diferentes. Pode ser redefinido por fatores externos, como nutrição. Mas a forma exacta como estes relógios governam o comportamento alimentar dos animais ainda não está clara.

Agora, uma equipe liderada pelo professor associado Kanae Ando, ​​da Universidade Metropolitana de Tóquio, abordou esse problema usando moscas da fruta, um organismo modelo que reflete muitas características de animais mais complexos, incluindo humanos. Eles usaram um método conhecido como teste CAFE, no qual as moscas são alimentadas através de minúsculos capilares para medir quanto as moscas individuais comem em momentos diferentes.

Primeiro, observaram como as moscas sincronizam os seus hábitos alimentares com a luz. Ao estudar as moscas que se alimentam num ciclo claro/escuro, trabalhos anteriores já tinham mostrado que as moscas se alimentavam mais durante o dia, mesmo quando foram introduzidas mutações nos genes centrais do relógio circadiano período (per) e atemporal (tim). Em vez disso, a equipe analisou o quasimodo (qsm), um gene que codifica uma proteína responsiva à luz que controla o disparo dos neurônios do relógio.

Ao derrubar o sistema Qsm, eles descobriram que o padrão de alimentação diurna das moscas foi significativamente afetado. Pela primeira vez, sabemos que a sincronização da alimentação com um ritmo mediado pela luz é afetada pelo QSM.

Este não foi o caso das moscas que se alimentam na escuridão constante. As moscas com mutações em genes circadianos essenciais sofreram graves perturbações nos seus padrões de alimentação circadianos.

Dos quatro genes envolvidos, período (per), atemporal (tim), ciclo (cyc) e relógio (clk), a perda de cyc e clk foi muito mais grave. Na verdade, descobriu-se que clk/cyc era essencial no estabelecimento de padrões alimentares bimodais, ou seja, períodos de alimentação e jejum, especialmente aqueles nos tecidos metabólicos.

Mas como esses ciclos coincidem com os dias? Em vez de tecidos metabólicos, os genes do relógio molecular nos neurônios desempenharam o papel dominante.

As descobertas da equipe nos dão uma primeira ideia de como diferentes relógios em diferentes partes do organismo regulam os ciclos de alimentação/jejum, bem como como eles correspondem aos ritmos diurnos.

Compreender os mecanismos por trás dos hábitos alimentares promete novos insights sobre o comportamento animal, bem como novos tratamentos para distúrbios alimentares.

Financiamento: Este trabalho foi apoiado pelo Farber Neuroscience Institute, pela Thomas Jefferson University e pelos National Institutes of Health. [R01AG032279-A1]e uma bolsa da Fundação Takeda e o Fundo de Pesquisa Estratégica da TMU.

Sobre notícias de pesquisa genética

autor: Vá Totsukawa
fonte: Universidade Metropolitana de Tóquio
comunicação: Vá para Totsukawa – Universidade Metropolitana de Tóquio
foto: Imagem creditada ao Neuroscience News

Pesquisa original: Acesso livre.
“Anatomia de um padrão de alimentação circadiano: O relógio/ciclo periférico gera ciclos de alimentação/jejum e os relógios neuromoleculares os sincronizam“Por Kanae Ando et al. iCiência

um resumo

Anatomia de um padrão de alimentação circadiano: O relógio/ciclo periférico gera ciclos de alimentação/jejum e os relógios neuromoleculares os sincronizam

O ritmo de comportamento alimentar de 24 horas, ou episódios sincronizados de alimentação/jejum durante o dia, é fundamental para a sobrevivência. Os relógios internos e a entrada de luz regulam os comportamentos circadianos, mas a forma como os ritmos alimentares são gerados não é totalmente compreendida. Aqui pretendemos dissecar as vias moleculares que geram padrões de alimentação diários.

Ao medir a quantidade quase diária de alimento ingerido por moscas individuais, demonstramos que a geração de ritmos de alimentação sob condições de luz: escuridão requer com.quasimodo (qsm) mas não relógios moleculares.

Sob escuridão constante, os padrões de alimentação circadianos consistem em dois componentes: o relógio (CLK) nos tecidos digestivos/metabólicos que geram ciclos de alimentação/jejum, e o relógio molecular nos neurônios que o sincroniza com a luz do dia subjetiva.

Embora o CLK faça parte do relógio molecular, a geração de alças de alimentação/jejum pelo CLK nos tecidos metabólicos foi independente do mecanismo do relógio molecular.

Nossos resultados revelaram novas funções para qsm e CLK nos ritmos alimentares Mosca da fruta.