O intrincado mecanismo subjacente aos relógios circadianos pode ser atribuído a uma complexa rede de genes e proteínas que formam um sistema interno de cronometragem dentro dos organismos. O principal impulsionador dos ritmos circadianos é um conjunto de genes conhecidos como genes do relógio. Estes genes codificam proteínas que regulam a expressão de outros genes num padrão rítmico, criando um ciclo de feedback molecular que oscila aproximadamente a cada 24 horas. Aqui está uma explicação simplificada de como os relógios circadianos funcionam:
1. Genes do relógio:No centro do relógio circadiano está um grupo de genes do relógio, muitas vezes chamados de “genes do relógio central”. Em mamíferos, os genes de relógio mais bem estudados são Clock (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput) e Bmal1 (Brain and Muscle Arnt-Like 1). Esses genes codificam proteínas que formam um complexo heterodimérico denominado complexo CLOCK-BMAL1.
2. Ciclo de feedback transcrição-tradução:O complexo CLOCK-BMAL1 atua como um fator de transcrição que regula a expressão de outros genes do relógio. Ele se liga a sequências específicas de DNA chamadas E-boxes dentro dos promotores desses genes do relógio, promovendo sua transcrição. Entre os genes ativados pelo CLOCK-BMAL1 estão os genes Period (Per) e Cryptochrome (Cry).
3. Ciclo de feedback negativo:À medida que as proteínas PER e CRY se acumulam, elas gradualmente se acumulam no citoplasma e eventualmente são translocadas de volta para o núcleo. No núcleo, formam complexos e inibem a atividade do complexo CLOCK-BMAL1, reduzindo assim a transcrição dos genes Per e Cry. Este ciclo de feedback negativo resulta numa diminuição dos níveis de proteína PER e CRY, permitindo que o ciclo recomece.
4. Regulação Pós-Tradução:Além da regulação transcricional, os ritmos circadianos também são influenciados por modificações pós-tradução das proteínas do relógio. Estas modificações, como a fosforilação e a ubiquitinação, afetam a estabilidade, localização e atividade das proteínas do relógio, contribuindo ainda mais para o tempo preciso do ciclo circadiano.
É importante notar que o relógio circadiano não depende apenas desses genes centrais do relógio. Outros fatores, como sinais ambientais (por exemplo, luz), sinais hormonais e estímulos neuronais, também podem influenciar o tempo e a sincronização dos ritmos circadianos.
A notável precisão e adaptabilidade dos relógios circadianos permitem aos organismos antecipar e responder às mudanças diárias no seu ambiente, optimizando os seus processos fisiológicos e comportamentais para a sobrevivência e o bem-estar geral.
