A descoberta dos criptocromos (CRY) e a identificação dos genes PERIOD (PER) e TIMELESS (TIM) preencheram lacunas consideráveis ​​na nossa compreensão de como funciona o relógio circadiano em plantas e animais. No entanto, faltava à nossa compreensão do circuito central do relógio circadiano um componente que respondesse à luz e regulasse a atividade do complexo PER-TIM. Esta peça que faltava no quebra-cabeça do relógio foi finalmente descoberta com a identificação do CHRONO, uma proteína que desempenha um papel fundamental na entrada de luz para o relógio central.

Crono e o caminho de entrada de luz

Chrono, também conhecido como CRYPTOCHROME INTERACTING 1 (CRY1) em plantas e CRYPTOCHROME 2 (CRY2) em mamíferos, é um fotorreceptor de ligação à flavina que está envolvido na regulação dependente da luz do relógio circadiano. Tanto nas plantas como nos animais, o Chrono interage fisicamente com o fotorreceptor CRYPTOCHROME (CRY) e atua como um transdutor de sinal que transmite informações sobre a exposição à luz para os componentes centrais do relógio.

Após a exposição à luz, o CRY sofre uma mudança conformacional que altera sua interação com o Chrono. Esta alteração modula a atividade do complexo PER-TIM, levando à regulação da expressão genética controlada pelo relógio e à sincronização do relógio com o ciclo claro-escuro. Especificamente, o Chrono desempenha papéis cruciais em:

Degradação do TIM induzida pela luz: Os criptocromos em seu estado ativo facilitam a ubiquitinação e subsequente degradação do TIM. Esta degradação é particularmente importante durante o dia, acertando o relógio e preparando-o para o próximo ciclo.
Fosforilação de PER: Chrono também promove a fosforilação de PER dependente da luz, que influencia a estabilidade e a atividade do complexo PER-TIM e regula o tempo de expressão do gene do relógio.
Regulação circadiana da expressão CRY: O próprio Chrono está sob o controle do relógio circadiano, formando um ciclo de feedback que aumenta a robustez e a precisão do mecanismo de cronometragem circadiano.

Crono em sistemas circadianos de plantas e mamíferos

Nas plantas, o Chrono é um componente chave do caminho de entrada de luz que garante a sincronização adequada do relógio circadiano com as mudanças nas condições diurnas e noturnas. Desempenha um papel particularmente crucial na regulação das respostas de evitação da sombra, ajudando as plantas a optimizar o seu crescimento e desenvolvimento com base na disponibilidade de luz.

Nos mamíferos, o Chrono é expresso no núcleo supraquiasmático (SCN), o relógio circadiano central do cérebro, onde contribui para a regulação dos ciclos sono-vigília e outros processos fisiológicos com ritmos circadianos. Mutações ou perturbações no Chrono têm sido associadas a distúrbios do sono, destacando a importância desta proteína no sistema circadiano dos mamíferos.

Em conclusão, a identificação e caracterização do Chrono preencheu uma lacuna crucial na nossa compreensão do circuito do relógio circadiano, fornecendo informações sobre os mecanismos moleculares subjacentes à entrada de luz no relógio. O crono serve como um elo fundamental entre a percepção da luz e a regulação dos componentes centrais do relógio, garantindo que os organismos possam alinhar os seus ritmos biológicos com o ambiente externo para optimizar a sua sobrevivência e aptidão.