Nghiên cứu Y - Dược Chủ nhật, ngày 5/7/2020

Hiểu về đồng hồ sinh học của từng tế bào

Các nhà khoa học phác thảo cách các tế bào riêng lẻ duy trì đồng hồ bên trong của chúng, điều khiển cả thông qua các phương tiện ngẫu nhiên. Những phát hiện này giúp giải thích làm thế nào đồng hồ sinh học của sinh vật duy trì tính linh hoạt và có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về lão hóa và ung thư.
Ảnh minh họa
Ảnh minh họa
Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng các sinh vật trong toàn bộ sự sống có đồng hồ bên trong - với chu kỳ dài chừng một ngày - chi phối các hành vi bao gồm ngủ, ăn và phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, các tế bào riêng lẻ cũng có đồng hồ riêng khi được loại bỏ khỏi sinh vật, với các khoảng thời gian có thể thay đổi đáng kể, kéo dài đến vài giờ hoặc ngắn hơn. Joseph S. Takahashi, tiến sĩ, chủ tịch khoa khoa học thần kinh tại Trung tâm y tế UT Southwestern, một thành viên giải thích làm thế nào các tế bào duy trì các độ dài khác nhau của nhịp điệu nội bộ này. của Viện nghiên cứu Peter O'Donnell Jr. của UT Southwestern, và một điều tra viên của Viện Y khoa Howard Hughes.

Để điều tra câu hỏi này, ông và các đồng nghiệp đã làm việc với các tế bào chuột bị biến đổi gen để chúng phát sáng mỗi khi có gen đồng hồ sinh học nổi bật có tên là Per2. Sử dụng công cụ này, họ có thể thấy các dao động tự nhiên của tế bào là bao lâu - từ khoảng thời gian ngắn hơn 21,5 giờ cho đến khoảng thời gian dài hơn gần 28 giờ.

Khi họ phân lập các tế bào ở cực trị của phạm vi này và phát triển chúng thành bản sao trong đĩa petri, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào này duy trì chu kỳ của chúng. Các tế bào thời gian ngắn và dài vẫn ở độ dài chu kỳ cực đoan của chúng ngay cả sau nhiều lần phân chia tế bào trong nhiều tháng, cho thấy rằng thời gian dài có một thành phần di truyền.

Khi các nhà nghiên cứu so sánh biểu hiện gen giữa hai nhóm tế bào, họ đã tìm thấy hàng ngàn gen hoạt động ít nhiều. Nhiều gen trong số này dường như hoạt động cùng nhau trong các mạng quy mô lớn và có liên quan đến các con đường truyền tín hiệu phản ứng căng thẳng và các quá trình trao đổi chất, nhấn mạnh tầm quan trọng của các quá trình này trong chu kỳ sinh học. Hầu hết các gen này chưa bao giờ được liên kết với nhịp sinh học, theo Yan Li, Tiến sĩ của UT Southwestern, tác giả chính của nghiên cứu, cho thấy một nhóm gen ứng cử viên mới có thể quan trọng trong việc duy trì tính tuần hoàn của tế bào.


Nhìn gần hơn vào nguyên nhân gây ra sự biểu hiện gen khác nhau giữa các tế bào ngắn và dài hạn, Takahashi và các đồng nghiệp đã truy tìm nó để kiểm soát biểu sinh - hay "bên trên bộ gen" - kiểm soát. Thay vì sự khác biệt trong trình tự DNA của các gen khiến chúng hoạt động ít nhiều, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng hoạt động của chúng có liên quan đến sửa đổi hóa học đối với DNA của các gen được gọi là methyl hóa DNA. Khi chúng tắt các gen đặt hoặc duy trì các thẻ hóa học này, chiều dài chu kỳ sinh học của tế bào đã thay đổi.

Mặc dù cơ chế có thể di chuyển này chiếm một số biến thể giữa độ dài chu kỳ tế bào, nhưng nó không chịu trách nhiệm cho tất cả các biến thể đó, Takahashi giải thích. Tìm kiếm các nguồn khác cho tính tuần hoàn của tế bào, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra độ dài chính xác của chu kỳ sinh học trong các nhóm ngắn và dài hạn. Họ phát hiện ra rằng những người có thời gian dài hơn có sự thay đổi lớn nhất về độ dài chu kỳ của họ. Các thử nghiệm tiếp theo cho thấy phương sai này là do biến động ngẫu nhiên trong hoạt động của gen. Càng nhiều biến động không thể chối cãi mà các tế bào thể hiện, trung bình chu kỳ của chúng càng dài. Khi các nhà nghiên cứu định lượng tế bào bằng một loại thuốc làm tăng sự dao động này trong hoạt động của gen, nó đã làm tăng chu kỳ sinh học của họ trung bình khoảng 1,5 giờ.

Cùng với nhau, Takahashi nói, những kết quả này cho thấy nhịp sinh học của các tế bào được kiểm soát bởi cả hai thành phần di truyền và không thể thay thế. Hiểu rõ hơn về các cơ chế này có thể cung cấp một số cái nhìn sâu sắc về các quá trình tự nhiên và các vấn đề sức khỏe có liên quan đến sự suy giảm chức năng đồng hồ sinh học, chẳng hạn như lão hóa và ung thư. Nó cũng có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách các sinh vật duy trì sự linh hoạt trong các tình huống tác động tới đồng hồ sinh học, chẳng hạn như hội chứng khi đi máy bay qua các múi giờ khác nhau (jet lag) .

"Nếu mọi tế bào trong cơ thể chúng ta dao động theo cùng một cách, cơ thể chúng ta sẽ hoạt động như một chiếc đồng hồ khổng lồ, không linh hoạt và không thể thích nghi với môi trường thay đổi", Takahashi giải thích. "Có sự thay đổi trong quần thể tế bào làm cho nó linh hoạt hơn và tăng khả năng phục hồi của một sinh vật."


Nguồn: Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm Y tế Tây Nam UT
- Thuocbietduoc.com.vn cung cấp thông tin về hơn 30.000 loại thuốc theo toa, thuốc không kê đơn. - Các thông tin về thuốc trên Thuocbietduoc.com.vn cho mục đích tham khảo, tra cứu và không dành cho tư vấn y tế, chẩn đoán hoặc điều trị. - Khi dùng thuốc cần tuyệt đối tuân theo theo hướng dẫn của Bác sĩ
- Chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất cứ hậu quả nào xảy ra do tự ý dùng thuốc dựa theo các thông tin trên Thuocbietduoc.com.vn
Thông tin Thuốc và Biệt Dược
- Giấy phép ICP số 235/GP-BC.
© Copyright Thuocbietduoc.com.vn
- Contact: VBCmedia, Jsc. - No 34, Louis Metropolis, Hanoi - Email: contact@thuocbietduoc.com.vn