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Philip Benfey, pionnier de la génétique végétale et de l’innovation en technologie agricole, est décédé

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Philip Benfey, pionnier de la génétique végétale et de l’innovation en technologie agricole, est décédé

Le Centre de biotechnologie de Caroline du Nord a été attristé d’apprendre que Philip Benfey, Ph.D., un généticien végétal inspirant et pionnier, est décédé le 26 septembre à l’âge de 70 ans. Benfey était professeur Paul Kramer de biologie à l’Université Duke. et un enquêteur du Howard Hughes Medical Institute (HHMI).

En utilisant la racine d’Arabidopsis, Benfey a fait progresser notre compréhension de la façon dont les cellules se transforment de cellules souches relativement indifférenciées en tissus entièrement différenciés. L’une de ses contributions majeures a été la découverte et la caractérisation des gènes SARECROW et SHORTROOT, qui codent pour des facteurs de transcription contribuant à la formation des racines des plantes de manière autonome et non autonome.

« Benfi a réalisé à quel point des idées innovantes pouvaient naître d’une université, ce qui a conduit à la création de trois startups », a déclaré Paul Olanche, Ph.D., MBA, directeur principal des initiatives ciblées chez NCBiotech. « C’était un scientifique très pointu, prêt à remettre en question les idées et à remettre en question les nouvelles découvertes, mais en même temps, il était humble et voulait entendre les opinions des autres. »

Le travail pionnier de Benfey a été reconnu par de nombreux honneurs et nominations. Il a été membre de l’American Association for the Advancement of Science, membre de l’Académie nationale des sciences des États-Unis, et a été inclus à de nombreuses reprises dans la liste annuelle des chercheurs les plus cités de Clarivate Analytics, qui répertorie les chercheurs dont les recherches publiées se classent dans le classement des chercheurs les plus cités. top 1% des citations dans leur domaine. Et l’année de publication.

Philip Benfey, 2002. – Photographie de Jim Wallace

Faire avancer la biologie végétale
Jeff Dangel, Ph.D., chercheur au HHMI et John N. Koch de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, a rencontré Benfey au début des années 1990, alors que Benfey était un jeune professeur adjoint à l’Université Rockefeller de New York et que Dangel était à l’Institut Max Planck de biologie végétale en Allemagne.

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«Nous sommes devenus amis et collègues», a déclaré Dangle. « C’était les débuts de l’Arabidopsis Genome Initiative et de la diffusion d’Arabidopsis comme espèce de référence pour toute la biologie végétale. Nos chemins se sont croisés lors de conférences et à la National Science Foundation, où nous nous sommes rencontrés en tant que membres de divers groupes d’étude pour tracer un nouveau voie pour la science végétale.

Après les attentats du 11 septembre, Benfey et sa femme Elizabeth ont décidé de quitter New York. Dangel a fortement recommandé Benfey aux directeurs scientifiques de l’Université Duke, qui recherchaient une nouvelle chaire en biologie.

« L’impact de Philip sur les sciences biologiques à Duke au cours des 20 dernières années est très significatif », a expliqué Dangle. « Il a été président à une période difficile de l’histoire du département ; il a été une force motrice et un directeur du Duke Center for Systems Biology ; et il a été un leader dans la conception et la construction du Centre français des sciences de la famille. »

Dangel décrit Benfey comme un conférencier et écrivain inspirant et efficace. « Il pouvait donner des conférences merveilleuses et captivantes et il pouvait exprimer sa vision de la botanique », a-t-il déclaré. « Une partie importante de la magie de Philippe résidait dans sa capacité à identifier des avancées nouvelles et révolutionnaires dans la biologie de la croissance végétale, à concevoir un plan pour y remédier et à motiver de jeunes scientifiques hautement qualifiés à participer à l’aventure de la découverte avec lui. »

L’un des scientifiques inspirés par Benvi était Lucia Strader, Ph.D., professeur à l’Université Duke. « Philip et Xinyan Dong ont joué un rôle déterminant dans mon recrutement chez Duke », a-t-elle déclaré. «Après avoir déménagé mon laboratoire à Duke en juillet 2020, Philip a fait de son mieux en s’assurant que je sois présenté à diverses entités de Duke et en organisant des déjeuners de professeurs pour aider à reconstruire cette communauté après la levée des restrictions liées au coronavirus.»

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Avec Benfey, Strader a cofondé le Réseau d’innovation climatique et végétale, un groupe de partenariats régionaux axés sur la résolution des principaux défis associés au changement climatique et à ses impacts sur les cultures et l’alimentation grâce à la recherche interdisciplinaire. « Ses relations profondes dans toute la région ont été un catalyseur pour la formation d’un groupe cohésif, motivé par sa capacité à favoriser un sentiment d’unité entre les membres du groupe », a déclaré Strader.

Le Réseau d’innovation climatique et végétale a abouti à un effort de collaboration dirigé par l’Université d’État agricole et technique de Caroline du Nord pour soumettre une proposition de programme NSF Regional Innovation Engines (NSF) visant à créer un corridor d’innovation agricole en Caroline du Nord. Cette proposition est actuellement à l’étude.

Transformer la recherche en technologie innovante
Benfey avait un fort esprit d’entreprise et reconnaissait l’importance de traduire ses découvertes scientifiques en applications pratiques qui pourraient aider l’industrie agricole de plusieurs manières. En 2007, il a cofondé la startup Grassroots Biotechnology basée sur le dispositif microfluidique RootArray développé par son laboratoire pour visualiser l’expression des gènes dans des dizaines de racines en temps réel. Cinq ans seulement après sa création, Monsanto a acquis Grassroots Biotechnology. Il a ensuite lancé une autre entreprise de biotechnologie agricole, Hi Fidelity Genetics, qui utilise la science des données, des capteurs avancés et le séquençage d’ADN à grande échelle pour optimiser la croissance des racines des cultures afin d’augmenter la productivité.

L’une des réalisations les plus récentes de Benfey a été le développement de l’analyse de l’expression génique unicellulaire, qui a mis en évidence la relation directe entre les sous-réseaux de développement et l’expression cellulaire des gènes. En février 2023, cette découverte est devenue la fondation de Raleigh Biosciences, qu’il a cofondé avec Ross Sozzani, Ph.D., professeur à la North Carolina State University. Le projet favorise la production alimentaire durable en fournissant un contrôle précis de l’expression des caractères, un aspect crucial pour améliorer à la fois les plantes individuelles et l’écosystème agricole dans son ensemble.

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Sozzani a rencontré Benfey pour la première fois en 2006, alors qu’il était étudiant diplômé invité à la recherche d’un poste postdoctoral dans un laboratoire de recherche végétale axé sur la biologie des systèmes. Elle a travaillé dans son laboratoire en tant que chercheuse postdoctorale pendant cinq ans avant de se lancer dans ses propres projets de recherche. « Philip est devenu un guide de vie, toujours juste un coup de téléphone ou un court voyage », a-t-elle déclaré. « Il a partagé qu’il adoptait souvent l’expression ‘Pourquoi pas ?’ état d’esprit au lieu de se contenter par défaut d’un simple « non ». Cette perspective a été une leçon précieuse que je porte toujours avec moi.

Benfi a été un véritable pionnier dans l’adoption de nouvelles technologies et la stimulation de l’innovation, selon Sozzani. « Ses découvertes ont comblé le fossé entre la science fondamentale et ses applications pratiques dans les cultures », a-t-elle déclaré. « Son dévouement envers sa famille – sa femme Elizabeth et leurs deux fils Sam et Julian – a toujours été évident. Au fond, Philip était non seulement un innovateur et un esprit brillant, mais aussi un mentor remarquable qui a laissé une marque indélébile sur ces chanceux. C’est assez. Il nous suffit d’apprendre de lui.

source: ncbiotech.org

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L’époque du silicium est-elle révolue ? Un nouveau panneau solaire organique offre une plus grande efficacité

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L’époque du silicium est-elle révolue ?  Un nouveau panneau solaire organique offre une plus grande efficacité

Des chercheurs de l’Université du Kansas ont réalisé des progrès majeurs dans la compréhension des semi-conducteurs organiques, suggérant la possibilité de développer des cellules solaires plus efficaces et plus polyvalentes.

Depuis de nombreuses années, le silicium domine la scène de l’énergie solaire. Son efficacité et sa durabilité en ont fait le matériau privilégié pour les panneaux photovoltaïques. Cependant, les cellules solaires à base de silicium sont rigides et coûteuses à produire, ce qui limite leur potentiel pour les surfaces courbes.

Ces matériaux à base de carbone, qui sont des semi-conducteurs organiques, offrent une alternative viable à moindre coût et avec une plus grande flexibilité. « Ces matériaux peuvent réduire le coût de production des panneaux solaires, car ils peuvent être peints sur des surfaces aléatoires en utilisant des méthodes basées sur des solutions, tout comme la façon dont nous peignons un mur », a expliqué Wai Lun Chan, professeur adjoint de physique et d’astronomie à l’Université. du Kansas.

Mais ces matériaux semi-conducteurs organiques ne se limitent pas à des économies de coûts. Ils ont la capacité d’être réglés pour absorber des longueurs d’onde spécifiques de la lumière, ouvrant ainsi une multitude de nouvelles possibilités. « Ces propriétés rendent les panneaux solaires organiques particulièrement adaptés à une utilisation dans les bâtiments verts et durables de nouvelle génération », a noté Chan. Imaginez des panneaux solaires transparents et colorés, parfaitement intégrés aux conceptions architecturales.

Malgré tous ces avantages, les cellules solaires organiques ont du mal à égaler l’efficacité de leurs homologues au silicium. Alors que les panneaux de silicium peuvent convertir jusqu’à 25 % de la lumière solaire en électricité, l’efficacité des cellules organiques se situe généralement autour de 12 %. Cette lacune s’est avérée être un obstacle important à une adoption généralisée.

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Libérez l’efficacité

Les développements récents ont ravivé l’enthousiasme autour des semi-conducteurs organiques. Une nouvelle classe de matériaux appelés biodégradables non fullerènes (NFA) a poussé l’efficacité des cellules solaires organiques à près de 20 %, réduisant ainsi l’écart avec le silicium.

L’équipe de recherche du Kansas a tenté de comprendre pourquoi les NFA fonctionnent bien mieux que les autres semi-conducteurs organiques. Leurs recherches ont conduit à une découverte surprenante : dans certaines conditions, les électrons excités dans les NFA peuvent gagner de l’énergie de leur environnement plutôt que de la perdre.

Cette conclusion va à l’encontre des idées reçues. « Cette observation est contre-intuitive car les électrons excités perdent généralement leur énergie dans l’environnement, comme une tasse de café chaud perd sa chaleur dans l’environnement », explique Chan.

Dirigée par l’étudiant diplômé Kaushal Rijal, l’équipe a mené une expérience en utilisant une technique de pointe appelée spectroscopie de photoémission à deux photons résolue dans le temps. Cette méthode leur a permis de retracer l’énergie des électrons excités jusqu’à moins d’un billionième de seconde.

Un allié inattendu

Les chercheurs pensent que ce gain d’énergie inhabituel provient d’une combinaison de mécanique quantique et de thermodynamique. Au niveau quantique, les électrons excités peuvent sembler se trouver simultanément sur plusieurs particules.

Lorsque ce comportement quantique est couplé à la deuxième loi de la thermodynamique, il inverse la direction du flux de chaleur.

« Pour les molécules organiques disposées dans une nanostructure spécifique, la direction typique du flux de chaleur s’inverse pour augmenter l’entropie totale », a expliqué Regal dans un communiqué de presse. « Ce flux de chaleur inversé permet aux excitons neutres de gagner de la chaleur de l’environnement et de se dissocier en une paire de charges positives et négatives. Ces charges libres peuvent à leur tour produire un courant électrique. »

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Au-delà des cellules solaires

Au-delà de l’amélioration des cellules solaires, l’équipe pense que leurs découvertes peuvent être appliquées à d’autres domaines de recherche sur les énergies renouvelables. Ils pensent que le mécanisme découvert mènera au développement de photocatalyseurs plus efficaces pour convertir le dioxyde de carbone en carburant organique.

« Bien que l’entropie soit un concept bien connu en physique et en chimie, elle est rarement utilisée activement pour améliorer les performances des dispositifs de conversion d’énergie », a souligné Regal.

Les résultats de l’équipe ont été publiés dans la revue Matériaux avancés.

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Les scientifiques examinent le calcul du réservoir chimique à l’aide de la réaction formose

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Les scientifiques examinent le calcul du réservoir chimique à l’aide de la réaction formose

Présentation schématique de l’ordinateur de réservoir Formos. Droits d’auteur : nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07567-x

Des chercheurs de l’Institut des molécules et des matériaux de l’Université Radboud aux Pays-Bas ont démontré qu’un réseau complexe et auto-organisé de réactions chimiques peut effectuer diverses tâches informatiques, telles que la classification non linéaire et la prédiction de dynamiques complexes.

Le domaine de l’informatique moléculaire intéresse les chercheurs qui souhaitent exploiter la puissance de calcul des systèmes chimiques et biologiques. Dans ces systèmes, les réactions chimiques ou les processus moléculaires agissent comme un ordinateur réservoir, convertissant les entrées en sorties de grande dimension.

recherche, Publié dans naturedirigé par le professeur Wilhelm Hock de l’Université Radboud.

Les chercheurs ont exploité l’énorme potentiel offert par les réseaux chimiques et biologiques en raison de leurs capacités informatiques complexes. Cependant, la mise en œuvre du calcul moléculaire pose des défis en termes d’ingénierie et de conception.

Plutôt que d’essayer de concevoir des systèmes moléculaires pour effectuer des tâches informatiques spécifiques, le professeur Hook et son équipe explorent comment des systèmes chimiques naturellement complexes peuvent présenter des propriétés informatiques émergentes.

« Je suis très intéressé par les forces chimiques motrices qui ont donné naissance à la vie. Dans ce contexte, nous recherchons des mécanismes par lesquels l’évolution chimique peut façonner les propriétés de mélanges réactionnels complexes. Cette recherche nous a incité à réfléchir à la manière dont les systèmes moléculaires sont capables. pour traiter les informations », dit-il à Phys.org.

Interaction de Formose

La réaction au formaldéhyde est une réaction chimique dans laquelle des sucres sont synthétisés à partir du formaldéhyde en présence d’un catalyseur, l’hydroxyde de calcium. Cette réaction a été choisie en raison de ses propriétés uniques.

« Bien que la chimie puisse sembler complexe aux yeux des étrangers, la plupart des séquences de réactions sont assez linéaires. La réaction formose est le seul exemple d’un réseau de réactions auto-organisé avec une topologie hautement non linéaire, contenant de nombreuses boucles de rétroaction positives et négatives », a expliqué le professeur Hook.

En d’autres termes, la réaction n’est pas simple et aboutit à de multiples composés intermédiaires qui réagissent davantage pour former de nouveaux composés. Ces réactions dynamiques peuvent donner naissance à diverses espèces chimiques et sont de nature non linéaire.

De plus, le réseau comprend des boucles de rétroaction positives qui amplifient les résultats de la réaction, et des boucles de rétroaction négatives qui affaiblissent les résultats de la réaction.

Le réseau est dit « auto-organisé » car il se développe naturellement et réagit aux intrants chimiques sans nécessiter d’intervention extérieure, produisant une variété de résultats.

Les capacités informatiques émergent des propriétés inhérentes au réseau plutôt que d’être explicitement programmées, ce qui rend l’informatique très flexible.

Les scientifiques examinent le calcul du réservoir chimique à l'aide de la réaction formose

Mémoire et prédiction dans l’ordinateur du réservoir Formos. Droits d’auteur : nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07567-x

Implémentation d’un ordinateur de réservoir

Les chercheurs ont utilisé un réacteur à cuve mobile continue (CSTR) pour réaliser la réaction formose. Les concentrations d’entrée de quatre réactifs (formaldéhyde, dihydroxyacétone, hydroxyde de sodium et chlorure de calcium) sont contrôlées pour modifier le comportement du réseau réactionnel.

La molécule résultante est identifiée à l’aide d’un spectromètre de masse, ce qui permet de suivre jusqu’à 106 molécules. Ce paramètre peut être utilisé pour les calculs, où les concentrations de réactifs sont la valeur d’entrée pour toute fonction qui doit être calculée.

Mais d’abord, le système doit être entraîné pour trouver le résultat de ce calcul, qui est effectué à l’aide d’un ensemble de poids.

« Nous devons trouver un ensemble de poids qui convertissent les traces dans le spectromètre de masse en la valeur correcte pour le calcul. Il s’agit d’un problème de régression linéaire et mathématiquement simple. Une fois cela fait, l’ordinateur du réservoir calcule le résultat pour cette fonction. pour toute nouvelle contribution », a expliqué le professeur Hook.

Les poids sont des coefficients qui déterminent l’effet de chaque entrée sur la sortie. Cette étape de formation est essentielle car elle permet au réservoir d’apprendre et de prédire comment les changements dans les entrées affecteront la sortie afin de pouvoir prédire la sortie d’un nouvel ensemble d’entrées.

Capacités informatiques

Les chercheurs ont utilisé l’ordinateur du char pour effectuer plusieurs tâches. La première tâche consistait à effectuer des tâches de classification non linéaire. L’ordinateur du réservoir pourrait simuler toutes les portes logiques booléennes et même gérer des classifications plus complexes telles que XOR, les contrôleurs, les circuits et les fonctions sinusoïdales.

L’équipe a également montré qu’elle pouvait prédire le comportement du modèle de réseau métabolique complexe d’E. coli, en capturant avec précision les réponses linéaires et non linéaires aux entrées fluctuantes dans différentes plages de concentrations.

De plus, il a été démontré que le système est capable de prédire les états futurs d’un système chaotique (l’attracteur de Lorenz), en prédisant avec précision deux des trois dimensions d’entrée plusieurs heures dans le futur.

L’équipe de recherche a également découvert que certaines espèces chimiques du système ont une mémoire à court terme, conservant des informations sur les entrées précédentes.

Ils ont également démontré une preuve de concept pour une lecture chimique complète utilisant des réactions colorimétriques, montrant comment l’état d’un système peut être interprété sans appareils de mesure électroniques.

En d’autres termes, l’état du système peut être interprété à l’aide des changements de couleur résultant de réactions chimiques, éliminant ainsi le besoin d’appareils de mesure électroniques.

Les origines de la vie, l’informatique neuronale et au-delà

Cette nouvelle approche de l’informatique moléculaire pourrait contribuer à combler le fossé entre les systèmes artificiels et les capacités de traitement de l’information des cellules vivantes.

Cela suggère une approche plus évolutive et flexible de l’informatique moléculaire, ouvrant la possibilité de créer des systèmes chimiques autonomes capables de traiter les informations et de réagir à leur environnement sans contrôle électronique externe.

Le professeur Hook a exprimé l’intérêt de son équipe pour ce domaine en déclarant : « Pouvons-nous intégrer l’informatique de réservoir dans des systèmes chimiques qui détectent leur environnement, traitent ces informations et prennent les mesures appropriées ?

« Cela nécessitera de relier le réservoir à d’autres éléments capables de traduire les productions chimiques du cerveau en une forme de réponse mécanique ou en interaction avec des cellules vivantes, par exemple. »

Cette recherche a également des implications intéressantes concernant l’origine de la vie. Les propriétés informatiques émergentes de ce système chimique relativement simple pourraient donner un aperçu de la manière dont les premiers systèmes biologiques ont pu développer des capacités de traitement de l’information.

Le professeur Hook a déclaré que c’était sa principale motivation pour étudier l’arithmétique des chars.

L’équipe de recherche voit également un grand potentiel dans l’informatique neuromorphique, qui imite la structure neuronale et la fonction du cerveau humain pour améliorer l’efficacité et la puissance des calculs.

« Nous sommes très intéressés par l’exploration des frontières technologiques de la puissance de calcul dans un ordinateur à réservoir flou – il s’agit d’une recherche en cours en collaboration avec IBM Zurich. Le calcul en réservoir est un exemple d’informatique neuronale qui a gagné en intérêt car il devrait consommer moins d’énergie. que les ordinateurs conventionnels », a expliqué le professeur Hauck.

Plus d’information:
Matthieu J. Baltussen et al., Calcul du réservoir chimique dans un réseau réactionnel auto-organisé, nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07567-x

© 2024 Web de la science

la citationDes scientifiques montrent le calcul du réservoir chimique à l’aide de la réaction formose (13 juillet 2024). Extrait le 13 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientists-chemical-reservoir-formose-reaction.html

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Développement de nouveaux aptamères d’ADN de mélanopsine pour réguler les rythmes circadiens

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Développement de nouveaux aptamères d’ADN de mélanopsine pour réguler les rythmes circadiens

résumé:

Les aptamères d’ADN de mélanopsine qui régulent l’horloge des rythmes biologiques ont été développés par l’Université de technologie de Toyohashi et le groupe de l’Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (AIST).

Les aptamères d’ADN peuvent se lier spécifiquement aux biomolécules pour moduler leur fonction, ce qui en fait des agents thérapeutiques idéaux pour les oligonucléotides. Nous avons examiné l’aptamère ADN mélanopsine (OPN4), un photopigment bleu de la rétine qui joue un rôle clé dans l’utilisation des signaux lumineux pour réinitialiser la phase des rythmes circadiens de l’horloge centrale.

Tout d’abord, 15 aptamères d’ADN de mélanopsine (Melapts) ont été identifiés après huit cycles de Cell-SELEX en utilisant des cellules exprimant la mélanopsine sur la membrane cellulaire. Une analyse fonctionnelle ultérieure de Melapt a été réalisée dans une lignée cellulaire de fibroblastes exprimant de manière stable à la fois Période 2:ELuc et la mélanopsine en déterminant dans quelle mesure ils réinitialisent la phase des rythmes circadiens des mammifères en réponse à la stimulation de la lumière bleue. Période 2 L’expression rythmique a été surveillée sur une période de 24 heures Période 2 : ELuc: Thymidine kinase (TK):OPN4 Fibroblastes stables exprimant la mélanopsine. À l’aube, quatre mélaptes ont avancé leur phase de> 1, 5 h, tandis que sept mélaptes ont retardé leur phase de> 2 h. Un petit nombre de mélaptes a induit un déphasage d’environ 2 h, même en l’absence de stimulation lumineuse, peut-être parce que les mélaptes ne peuvent influencer que partiellement les signaux d’entrée pour le déphasage. De plus, quelques mélaptes ont provoqué des déphasages dans Période 1:: Des souris transgéniques luc (Tg) ont été utilisées pour surveiller les rythmes circadiens à travers… Période 1 Expression rythmique.

Ces aptamères d’ADN pourraient avoir la capacité d’affecter la mélanopsine In vivoEn résumé, les aptamères Melapts peuvent réguler avec succès le signal d’entrée et le déphasage (à la fois avance de phase et retard de phase) des rythmes circadiens des mammifères. dans le laboratoire Et In vivo.

détails:

Améliorer indirectement le cycle veille-sommeil en manipulant la capacité de la mélanopsine à transmettre des signaux à l’horloge centrale serait socialement et économiquement bénéfique.

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La mélanopsine est une protéine photoréceptrice exprimée dans les cellules ganglionnaires de la rétine qui absorbent la lumière bleue avec une absorption maximale de 477 nm. La mélanopsine est connue pour jouer un rôle important dans la réinitialisation de phase de l’horloge circadienne des mammifères par la lumière bleue et dans l’expression rythmique des gènes de l’horloge, par ex. Période 1,2 (Par1,2). La phase de l’horloge circadienne moléculaire est réinitialisée et dépend du moment de la stimulation lumineuse et de l’induction de la lumière transitoire. Pour chaque 1 Par les photorécepteurs de la mélanopsine (Figure 1). Récemment, les antagonistes de la mélanopsine acquis grâce au criblage chimique de bibliothèques chimiques contribuent principalement au retard de phase du rythme.

Dans cette étude, nous avons utilisé l’évolution cellulaire systématique des ligands par la méthode d’enrichissement exponentiel (Cell-SELEX) pour identifier les aptamères d’ADN (ADN simple brin ; ADNsb) qui provoquent un déphasage de la mélanopsine dans les rythmes circadiens. Au total, 15 aptamères de mélanopsine (Melapts 1 à 15) ont été analysés pour évaluer leur capacité à déphaser les rythmes circadiens. Par2::ELuc oscillations vitales dans Par2:ELuc:TK:Mel cellules stables, où suit le rapporteur biologique Par2 La région promotrice qui contrôle l’amplificateur de la luciférase émet une couleur verte à partir de Periarinus tremeteluminans, avec une expression accrue de la mélanopsine sous le contrôle du promoteur de la thymidine kinase (TK). Dans ces lignées de fibroblastes stables, la voie de signalisation est intégrée dans un fibroblaste imitant la voie de signalisation allant de la rétine à l’horloge centrale (noyau ou noyaux suprachiasmatiques : SCN) par la mélanopsine (Figure 2).

Les aptamères d’acide nucléique sont des molécules d’ARN/ARN courtes et simple brin qui peuvent se lier sélectivement à des cibles, protéines, peptides et autres molécules spécifiques, et peuvent être utilisées en clinique pour modifier la fonction des molécules cibles. Les principaux avantages de ces aptamères incluent leur spécificité cible élevée, leur immunogénicité et leur facilité de synthèse.

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Parmi les 15 aptamères d’ADN de mélanopsine (Melapts), quatre melapts ont provoqué une avance de phase et sept melapts ont provoqué un retard des rythmes circadiens (de > 1,5 h et > 2 h, respectivement) chez Par2::Lignée cellulaire ELuc. Un petit nombre de cellules Melapts ont induit des déphasages d’une durée d’environ 2 h, même en l’absence de photostimulation dans le laboratoire.

Melapt04 et Melapt10 ont induit une avance ou un retard de phase circadienne d’environ 3 heures, respectivement, dans CT22 et CT8 pendant le processus d’entrée du signal lumineux. Cela suggère que Melapt04 régule la phase des rythmes circadiens et facilite le sommeil et l’éveil, principalement par la progression des phases (Figure 3-5). Il existe deux types de mélaptes qui avancent et retardent le déphasage dans la même direction, quel que soit le moment du stimulus lumineux. Cependant, les trois Melaptes ont avancé et retardé le déphasage dans des directions opposées à l’aube et au crépuscule. Par conséquent, ces Melaptes devraient être utiles dans la régulation des phases des rythmes (Figures 6,7).

Nous avons joué In vivo Expériences similaires à dans le laboratoire Expériences visant à déterminer si la liaison de Melapt à la mélanopsine dans la rétine s’étendant jusqu’au noyau suprachiasmatique affecte les déphasages de l’horloge centrale du noyau suprachiasmatique. Pour chaque 1::Luc Souris transgéniques : des souris qui Pour chaque 1::Luc Le gène recombiné a été inséré dans le génome de toutes les cellules. Pour chaque 1::Luc C’est un gène recombiné Pour chaque 1 La région promotrice suit l’enzyme luciférase dérivée de la luciole en tant que rapporteur pour surveiller les rythmes circadiens.

Huit types de réponses de déphasage provoquant Melapt Par2 Des rythmes d’expression lors d’expériences in vitro ont été injectés dans des follicules oculaires Pour chaque 1:: souris Luc Tg à CT22 (Figure 8, 9). Melapt01, Melapt03, Melapt04, Melapt07, Melapt09 et Melapt10 ont montré des capacités de transformation de phase similaires à celles de Par2:ELuc:TK:Cellules stables Mel: In vivo Et dans le laboratoire.

L’effet de Melabit sur la transformation de phase dans… In vivo Les expériences peuvent être prédites à partir de dans le laboratoire De plus, des déphasages brutaux de trois heures ont été identifiés chez des animaux intacts, quel que soit l’ampleur de l’avance ou du retard des mélaptes dans Par2:Eluk:TK:Cellules de Mel.

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En conclusion:

En résumé, Melapts a pu réguler les signaux d’entrée et les déphasages pour obtenir une avance et un retard de phase dans les rythmes circadiens des mammifères. dans le laboratoire Et In vivo.

Les mélaptes pourraient contribuer aux recherches futures axées sur la réinitialisation des phases circadiennes. Les mélaptes pourraient nous aider à mieux nous adapter aux cycles de vie sociale modernes, permettre d’optimiser les cultures et les animaux domestiques pour une plus grande productivité et aider les travailleurs postés à surmonter le décalage social en ajustant les phases circadiennes. Ces mélaptes pourraient contribuer à réinitialiser la phase des horloges circadiennes dans les voies d’entrée photosynthétiques.

Organisme de financement:

Cette étude a été financée par un financement de recherche de TechnoPro Inc. TechnoPro R&D et le programme de parrainage des Jeunes Chercheurs en Recherche Interdisciplinaire de Pointe (RN). Le financement pour les scientifiques de Keban (n° RN 24590350 et 20H00614) a été obtenu de la Société japonaise pour la promotion de la science (JSPS), de la Mitsubishi Science Foundation (à RN) et d’une subvention de recherche pour l’innovation en science et technologie à l’Université de Toyohashi. de technologie (à RN). Cette étude a également été soutenue par le ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie du Japon (YN 21H02083).

source:

Référence dans le magazine :

Nakazawa, K. et autres(2024). Les aptamères d’ADN de mélanopsine peuvent réguler les signaux d’entrée des rythmes circadiens des mammifères en modifiant la phase de l’horloge moléculaire. Frontières des neurosciences. est ce que je.org/10.3389/fnins.2024.1186677.

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