Revelação do "relógio biológico" vale Nobel da Medicina a três americanos

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Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young são os vencedores do Prémio Nobel da Medicina 2017. Um reconhecimento pelas investigações sobre o mecanismo molecular que controla o nosso "relógio biológico".

Os três investigadores usaram moscas da fruta para estudar o ritmo dos ciclos circadianos e descobriram um gene que regula o ritmo biológico diário dos corpos.

Demonstraram que este gene contém uma proteína que se acumula na célula durante a noite e se degrada durante o dia.

Subsequentemente, identificaram componentes proteicos adicionais do mecanismo, expondo a mecânica em que se apoia o relógio auto sustentado dentro da célula e que está presente em todas as células dos organismos multicelulares.

A atribuição do galardão foi anunciada na página do Prémio Nobel da rede social Twitter.

A vida na Terra está adaptada à rotação do nosso planeta. Há já vários anos que se sabe que os organismos vivos, incluindo seres humanos, têm um relógio interno, biológico, que os auxilia a antecipar e a regular o ritmo do dia.

O que Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young estudaram foi o funcionamento deste relógio. As suas descobertas explicam como é que plantas, animais e seres humanos adaptaram o seu ritmo biológico para o sincronizarem com a rotação do planeta - o chamado ciclo circadiano, nome derivado das palavras latinas circa, que significa “em redor” e dies que significa “dia”.

O funcionamento deste "relógio biológico" interno era até agora um mistério.Um mecanismo incrivelmente delicado

Os três investigadores revelaram um mecanismo diversificado num equilíbrio delicado e abriram caminho ao estudo de diversos problemas já detetados e ligados a perturbações do nosso "relógio biológico".

Com uma precisão extraordinária, o nosso relógio interno adapta a nossa fisiologia às diferentes fases do dia. Regula funções críticas como o comportamento, os níveis de hormonas, o sono, a temperatura corporal e o metabolismo.

Quando se dá um desalinhamento temporário entre o nosso ambiente externo e o "relógio biológico" interno, por exemplo quando viajamos pelo mundo e sofremos de ‘jet lag’, o nosso bem-estar é afetado. 

Há ainda indícios que um desajustamento crónico do nosso estilo de vida com o ritmo do nosso "relógio biológico" está associado a um aumento de risco de desenvolvimento de várias doenças.Do period ao PER

O estudo do “relógio biológico” remonta ao século XVIII, quando o astrónomo Jean Jacques d’Ourtous de Mairan reparou que as folhas de plantas Mimosas se abriam para o sol durante o dia e se fechavam ao entardecer.

Resolveu coloca-las em obscuridade constante e descobriu que as plantas abriam e fechavam as folhas de qualquer forma, seguindo a variação diária. Pareciam obedecer a um relógio interno.

Outros investigadores descobriram posteriormente que, tanto animais como seres humanos têm igualmente um "relógio biológico".

Já nos anos 70 do século XX, Seymour Beize e o seu estagiário Ronald Konopka, perguntaram-se se seria possível identificar o gene que controla o ritmo circadiano nas moscas da fruta.

Em 1984, Jeffrey Hall e Michael Rosbash, trabalharam juntos na Universidade Brandeis de Boston, em colaboração com Michael Young da Universidade Rockefeller, em Nova Iorque, e conseguiram isolar o gene period.

Hall e Rosbash descobriram depois que a PER, a proteína codificada pelo period, se acumulava durante a noite e se degradava durante o dia. Concluíram que os níveis da PER oscilam ao longo de um período de 24 horas, em sincronia com o ciclo circadiano.

Esquema simplificado do que sucede num ciclo de 24 horas. Quando o gene period é ativado, é produzido o period mRNA. Este é transportado para o citoplasma da célula e serve de base à produção da proteína PER. Esta acumula-se no núcleo da célula, onde a atividade do gene period é bloqueada. Isto produz o mecanismo inibidor fechado que sustenta um ritmo circadiano. Fonte: Academia de CiênciasUm equilíbrio incrivelmente delicado

O passo seguinte foi estudar as oscilações circadianas, como poderiam ser geradas e sustentadas. Hall e Rosbash partiram da hipótese que a PER bloqueava a atividade do gene period. Teorizaram que, através de um ciclo fechado inibidor, a PER podia evitar a sua própria síntese e assim regular o seu próprio nível num ritmo contínuo e cíclico.

Faltavam contudo algumas peças do puzzle. Para bloquear a atividade do period, a proteína PER, que é produzida no citoplasma, teria de chegar ao núcleo da célula, onde está localizado o material genético.

Hall e Rosbash tinham demonstrado que a proteína PER se acumula no núcleo durante a noite, mas como chegava lá? Em 1994, Young descobriu um segundo gene, timeless, que codifica a proteína TIM necessária para um ciclo circadiano normal.

Young demonstrou que, quando a TIM e a PER se uniam, as duas proteínas conseguiam entrar no núcleo da célula, onde bloqueavam a atividade do gene period para fechar o ciclo inibidor e regular a forma de produção dos níveis de proteína.

Restavam algumas questões, como o que controlava a frequência das oscilações. Michael Youn identificou mais um gene, doubletime, que codifica a proteína DBT que atrasa a acumulação da PER. Isto levou à perceção de como uma oscilação se ajusta a um ciclo de 24 horas.

As descobertas permitiram estabelecer os princípios chave do mecanismo de regula o nosso "relógio biológico". Nos anos seguintes, outras das suas componentes moleculares foram identificadas, explicando estabilidade e função.

Os galardoados deste ano identificaram novas proteínas necessárias à ativação do gene period, assim como o mecanismo através do qual a luz pode regular o relógio.

Desde as descobertas dos três investigadores americanos, o campo de estudo sobre o ciclo circadiano e as consequências da desestabilização do "relógio biológico", sobretudo a nível hormonal, alargou-se e é agora extremamente vasto.

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