Un prédateur des grands fonds avec une espérance de vie moyenne de 500 ans pourrait être la clé pour lutter contre les maladies cardiaques et vivre plus longtemps.

Les chercheurs pensent que le métabolisme indomptable du requin du Groenland pourrait détenir le secret de sa longue vie – et ils espèrent qu’il en sera de même pour nous.

On sait peu de choses sur le vertébré le plus ancien du monde, qui peut vivre des siècles dans le froid de l’océan Atlantique, du Canada à la Norvège et au large des côtes de l’Écosse.

On a découvert que l’un des requins était si ancien qu’il était né en 1624, l’année où l’Angleterre a déclaré la guerre à l’Espagne et établi sa première colonie dans les Caraïbes.

Le monstre incroyablement ancien a été découvert par l’Université de Copenhague, au Danemark.

Cela signifie qu’il a survécu au grand incendie de Londres, aux guerres civiles anglaise et américaine et aux deux guerres mondiales du siècle dernier.

Ces monstres, qui mesurent jusqu’à 23 pieds de long, sont connus pour manger des ours polaires.

Les observations de cette espèce sont connues pour être rares, car beaucoup d’entre elles vivent jusqu’à 600 mètres de profondeur sous la glace arctique.

Des recherches expérimentales suggèrent désormais que l’activité métabolique musculaire pourrait être un facteur important dans l’incroyable longévité du requin du Groenland.

Les nouvelles découvertes pourraient être essentielles pour améliorer la santé cardiaque et aider d’autres espèces à faire face au changement climatique.

Le chercheur principal Ewan Campbellson, doctorant à l’Université de Manchester, a déclaré : « Nous voulons comprendre quelles adaptations ils ont qui leur permettent de vivre aussi longtemps.

Les recherches présentées par M. Campbellson lors de la conférence annuelle de la Society for Experimental Biology à Prague ont montré que l’activité métabolique de l’espèce ne changeait pas en vieillissant, contrairement à d’autres espèces.

« La plupart des espèces présentent des différences dans leur métabolisme avec l’âge », a-t-il déclaré.

« Les résultats confortent notre hypothèse selon laquelle le requin du Groenland ne présente pas les mêmes signes classiques de vieillissement que les autres animaux. »

Les scientifiques ont effectué des tests enzymatiques sur des échantillons de tissus musculaires préservés de requins du Groenland, mesurant l’activité métabolique des enzymes.

L’équipe n’a trouvé aucune différence significative dans l’activité métabolique musculaire selon l’âge, ce qui suggère que le métabolisme ne semble pas diminuer avec le temps et pourrait jouer un rôle majeur dans la longévité.

Les chercheurs prévoient désormais de tester davantage d’enzymes et de types de tissus pour mieux comprendre l’activité métabolique du requin.

« Mon objectif ultime est de protéger les espèces et la meilleure façon d’y parvenir est de mieux les comprendre », a déclaré M. Campbellson.

« En étudiant le requin du Groenland et son cœur, nous pourrons peut-être mieux comprendre notre santé cardiovasculaire.

« Ce sont des problèmes qui deviennent progressivement plus courants et plus graves avec l’âge. »

Les chercheurs ont déjà cartographié l’ADN mitochondrial d’un requin de 16 pieds – le matériel génétique trouvé dans de minuscules corps en forme de batterie dans les cellules qui fournissent de l’énergie.

Les chercheurs espèrent connaître les facteurs qui déterminent l’espérance de vie de différentes espèces, dont les humains.

Une étude de ses os et de ses tissus réalisée par l’Université arctique de Norvège pourrait également fournir des indices sur les effets du changement climatique et de la pollution sur une longue période.

Chaque cellule vivante copie l’ADN en ARN. Ce processus commence lorsqu’une enzyme appelée ARN polymérase (RNAP) se scinde à l’ADN. En quelques centaines de millisecondes, la double hélice d’ADN se déplie pour former un nœud appelé bulle de transcription, de sorte que le brin d’ADN exposé puisse être copié dans un brin d’ARN complémentaire.

La manière dont le RNAP parvient à cet exploit est largement inconnue. Prendre une photo du RNAP alors que cette bulle est ouverte fournirait une mine d’informations, mais le processus se déroule trop rapidement pour que la technologie actuelle puisse facilement capturer des visualisations de ces structures. Aujourd’hui, une nouvelle étude a été menée… Nature, biologie structurale et moléculaire E. coli RNAP décrit le processus d’ouverture de la bulle de transcription.

Les résultats, capturés dans les 500 millisecondes suivant le mélange du RNAP avec l’ADN, mettent en lumière les mécanismes fondamentaux de la transcription et répondent à des questions de longue date sur le mécanisme d’initiation et l’importance de ses différentes étapes.

C’est la première fois que quelqu’un est capable de capturer des complexes de copies temporaires au fur et à mesure qu’ils se forment en temps réel. Comprendre ce processus est crucial, car il s’agit d’une étape clé de régulation de l’expression des gènes.

Ruth Secker, première auteure, est spécialiste de recherche au laboratoire de Seth Darst à Rockefeller.

Une vision inédite

Darst a été le premier à décrire la structure du RNAP bactérien, et essayer d’en extraire des détails est resté une priorité majeure de son laboratoire. Alors que des décennies de travail ont démontré que la liaison du RNAP à une séquence d’ADN spécifique déclenche une série d’étapes qui ouvrent la bulle, la manière dont le RNAP sépare les brins et place un seul brin dans son site actif fait encore l’objet de vifs débats.

Les premiers travaux dans ce domaine suggèrent que l’ouverture des bulles agit comme un facteur de ralentissement critique du processus, déterminant la rapidité avec laquelle le RNAP passe à la synthèse de l’ARN. Des découvertes ultérieures dans ce domaine ont remis en question ce point de vue, et plusieurs théories ont émergé sur la nature de cette étape limitante. « Nous savons grâce à d’autres techniques biologiques que lorsque le RNAP rencontre l’ADN pour la première fois, il produit un ensemble d’intermédiaires hautement régulés », explique le co-auteur Andreas Müller, chercheur postdoctoral au laboratoire. « Moins d’une seconde, et nous n’avons pas pu capturer les structures en si peu de temps. »

Pour mieux comprendre ces intermédiaires, l’équipe a collaboré avec des collègues du New York Center for Structural Biology, qui ont développé un système automatisé à jet d’encre capable de préparer rapidement des échantillons biologiques pour une analyse par microscopie électronique cryogénique. Grâce à ce partenariat, l’équipe a pu capturer les composés qui se forment au cours des 100 à 500 premières millisecondes de recombinaison d’ARN, ce qui a permis d’obtenir des images de quatre intermédiaires distincts avec suffisamment de détails pour permettre l’analyse.

Pour la première fois, une image claire a été obtenue des changements structurels et des intermédiaires qui se forment au cours des étapes initiales de la liaison de l’ARN polymérase à l’ADN. « La technologie était très importante pour cette expérience », explique Saker. « Sans la possibilité de mélanger rapidement l’ADN et l’ARN polymérase et d’en prendre une photo en temps réel, ces résultats n’existeraient pas. »

Mettez-vous dans la bonne position

Après avoir examiné ces images, l’équipe a pu cartographier une séquence d’événements montrant comment la protéine RNAP interagit avec les brins d’ADN lors de leur séparation, avec des niveaux de détail sans précédent. Au fur et à mesure que l’ADN se déroule, la protéine RNAP saisit progressivement l’un des brins d’ADN pour empêcher la double hélice de se rejoindre. Chaque nouvelle interaction provoque un changement de forme de la protéine RNAP, permettant ainsi la formation de davantage de liaisons entre la protéine et l’ADN. Cela implique d’expulser une partie de la protéine qui empêche l’ADN de pénétrer dans le site actif de la protéine RNAP. Ainsi, une bulle de copie stable se forme.

L’équipe suggère que l’étape limitante de la transcription pourrait être le placement du brin matrice d’ADN dans le site actif de l’enzyme RNAP. Cette étape implique de surmonter d’importantes barrières énergétiques et de réorganiser plusieurs composants. Les recherches futures visent à confirmer cette nouvelle hypothèse et à explorer d’autres étapes de la transcription.

« Nous n’avons examiné que les premières étapes de cette étude », explique Müller. « Nous espérons ensuite examiner d’autres complexes, des points temporels ultérieurs et des étapes supplémentaires dans le cycle de transcription. »

Loin de résoudre des théories contradictoires sur la façon dont les brins d’ADN sont capturés, ces résultats mettent en évidence la valeur de la nouvelle méthode, qui peut capturer en temps réel les événements moléculaires qui se produisent en quelques millisecondes. Cette technologie permettra davantage d’études de ce type, aidant ainsi les scientifiques à visualiser les interactions dynamiques dans les systèmes biologiques.

« Si nous voulons comprendre l’un des processus les plus fondamentaux de la vie, que toutes les cellules exécutent, nous devons comprendre comment sa progression et sa vitesse sont régulées », explique Darst. « Une fois que nous le saurons, nous aurons une idée plus claire de la façon dont cela se produit. la transcription est initiée.

Les modèles du système terrestre nous aident à comprendre les changements climatiques et environnementaux. Grâce aux progrès de la puissance de calcul, les modèles du système terrestre peuvent désormais être exécutés à une résolution kilométrique, capturant des détails extrêmement fins pour mieux prédire les conditions météorologiques extrêmes et comprendre les cycles de l’eau, du carbone et de l’énergie.

Cependant, les modèles actuels s’appuient généralement sur des données anciennes de faible résolution (~ 50 km) sur la surface terrestre, qui peuvent manquer de détails importants.

étudePublié dans Données scientifiques du système terrestreDe nouvelles données de surface terrestre à haute résolution (1 km) ont été développées pour la période 2001-2020, y compris les paramètres d’utilisation des terres, de végétation, de sol et de topographie.

La recherche fournit les premiers ensembles de données complets sur la surface terrestre d’un kilomètre pour améliorer considérablement la capacité de simuler l’ESM à l’échelle k. L’utilisation des nouveaux ensembles de données permet une prévision plus précise des cycles de l’eau, du carbone et de l’énergie dans les simulations ELM2 à une résolution de 1 km sur la frontière des États-Unis. Ce travail constitue une étape importante vers la modélisation du système terrestre à l’échelle k, soutenant le développement de meilleures stratégies d’atténuation et d’adaptation au changement climatique.

Les résultats montrent que les paramètres de surface terrestre à haute résolution contribuent à la grande variation spatiale dans les simulations ELM2 de l’humidité du sol, de la chaleur latente, du rayonnement à ondes longues émis et du rayonnement à ondes courtes absorbé. En moyenne, environ 31 à 54 % des informations spatiales sont perdues en augmentant la résolution de 1 à 12 km des simulations ELM2.

À l’aide de méthodes d’apprentissage automatique interprétables, les facteurs influents à l’origine de l’hétérogénéité spatiale et de la perte d’informations spatiales sont identifiés pour les simulations ELM2, mettant en évidence l’influence significative de l’hétérogénéité spatiale et de la perte d’informations pour différents paramètres de surface terrestre, ainsi que pour les conditions climatiques moyennes. La comparaison avec quatre ensembles de données de référence indique que ELM2 fonctionne généralement bien pour simuler l’humidité du sol et les flux d’énergie de surface.