Ερευνητές στο UC Merced κατασκεύασαν μικροσκοπικά τεχνητά κυστίδια που πάλλονταν με σταθερό, 24ωρο ρυθμό, αντικατοπτρίζοντας τον κιρκάδιο ρυθμό που διέπει τον ύπνο, τον μεταβολισμό και άλλες βασικές διεργασίες στους ζωντανούς οργανισμούς.

Τα ευρήματα της ομάδας αποκαλύπτουν πώς το βιολογικό ρολόι μπορεί να μείνει απόλυτα σταθερό ακόμη και στο θορυβώδες περιβάλλον των κυττάρων.

Η μελέτη διεξήχθη από τον καθηγητή βιομηχανικής Anand Bala Subramaniam και τον καθηγητή χημείας και βιοχημείας Andy LiWang, με πρώτο συγγραφέα τον διδακτορικό φοιτητή Alexander Zhang Tu Li.

Μικροσκοπικά κύτταρα, γρήγορος ρυθμός
Για να κατανοήσουν τι διατηρεί τα βιολογικά ρολόγια τόσο ακριβή, η ομάδα ανασύνθεσε τον μηχανισμό του ρολογιού των κυανοβακτηρίων μέσα σε απλοποιημένα, κυτταρόμορφα κυστίδια. Μία από τις βασικές πρωτεΐνες επισημάνθηκε με έναν φθορίζοντα δείκτη, προκαλώντας τα τεχνητά κύτταρα να λάμπουν σε συγχρονισμό με έναν καθημερινό ρυθμό.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η λάμψη παρέμεινε για τουλάχιστον τέσσερις ημέρες, αλλά μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες.

Όταν τα κυστίδια μικραίνουν ή μειώνεται ο αριθμός των πρωτεϊνών του ρολογιού στο εσωτερικό τους, ο ρυθμός διακόπτεται. Είναι σημαντικό ότι αυτή η διάσπαση ακολουθεί ένα αναπαραγώγιμο μοτίβο, προσφέροντας μια εικόνα για το τι διατηρεί τα κιρκαδικά συστήματα χρονισμού σε ομαλή λειτουργία.

Για να εμβαθύνουν περισσότερο, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο που προσομοίωνε τον τρόπο με τον οποίο θα συμπεριφέρονταν τα τεχνητά “ρολόγια”υπό διαφορετικές συνθήκες.

Το μοντέλο αποκάλυψε ότι η σταθερότητα του ρολογιού βελτιώνεται με υψηλότερη συγκέντρωση πρωτεϊνών, γεγονός που υποδηλώνει γιατί οι οργανισμοί μπορεί να συσσωρεύουν μεγάλες ποσότητες αυτών των μορίων για να διατηρούν τον χρόνο αξιόπιστα.

Δείτε το ΒΙΝΤΕΟ ΕΔΩ