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Qual é o processo biológico subjacente ao ritmo circadiano?

Os ritmos circadianos são ciclos endógenos de aproximadamente 24 horas que regulam muitos processos fisiológicos e comportamentais nos organismos vivos. O principal processo biológico subjacente à geração do ritmo circadiano é o funcionamento do relógio circadiano, um mecanismo interno de cronometragem. O relógio circadiano é composto por uma rede de genes e proteínas que interagem para produzir padrões rítmicos de expressão genética, síntese proteica e funções fisiológicas.

Aqui está uma visão geral simplificada do processo biológico subjacente ao ritmo circadiano:

1. Genes do Relógio :O relógio circadiano é controlado principalmente por um conjunto de genes de relógio, que codificam proteínas de relógio. Esses genes incluem os genes centrais do relógio, como Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 e Cry2.

2. Ciclo de Feedback Transcrição-Tradução :Os genes do relógio estão envolvidos em um ciclo de feedback transcricional-traducional que regula sua própria expressão. As proteínas Clock e Bmal1 dimerizam e ativam a transcrição dos genes Per e Cry. As proteínas PER e CRY acumulam-se no citoplasma e translocam-se gradualmente para o núcleo. No núcleo, eles inibem a atividade do Clock-Bmal1, reprimindo assim a sua própria transcrição. Este ciclo de feedback negativo gera uma oscilação rítmica da expressão do gene do relógio.

3. Modificações pós-tradução :Modificações pós-traducionais, como fosforilação e ubiquitinação, desempenham um papel crucial na regulação da estabilidade, atividade e interações das proteínas do relógio. Essas modificações ajustam a ritmicidade do relógio circadiano e a resposta aos sinais ambientais.

4. Entrada de Luz e Sincronização :O relógio circadiano é sincronizado com o ambiente externo, particularmente o ciclo claro-escuro, através da estrutura primária sensível à luz nos mamíferos, a retina. Células ganglionares retinais especializadas contendo fotopigmentos (melanopsina) transmitem sinais de luz ao núcleo supraquiasmático (SCN) no hipotálamo. O SCN atua como marca-passo circadiano central e sincroniza os relógios periféricos de todo o corpo.

5. Vias de saída e regulação fisiológica :O relógio circadiano regula uma ampla gama de processos fisiológicos através de vias de saída que envolvem expressão genética, liberação hormonal e sinalização neural. Controla os ciclos de sono-vigília, as flutuações da temperatura corporal, as funções metabólicas, a secreção hormonal e muitos outros processos rítmicos.

6. Relógios periféricos :Além do relógio central no NSQ, a maioria dos tecidos e órgãos periféricos possuem seus próprios relógios circadianos. Esses relógios periféricos são sincronizados com o relógio central, mas também podem exibir ritmos específicos dos tecidos, impulsionados por sinais locais, incluindo mudanças de temperatura e disponibilidade de nutrientes.

O relógio circadiano, com os seus intrincados mecanismos moleculares e sincronização com estímulos externos, permite aos organismos antecipar e adaptar-se às mudanças ambientais diárias, otimizar os processos fisiológicos e manter a homeostase e o bem-estar geral.