Información

12.6: Regulación de la expresión genética (ejercicios) - Biología

12.6: Regulación de la expresión genética (ejercicios) - Biología


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

12.1 Enumere todos los mecanismos que se pueden utilizar para regular la expresión génica en eucariotas.

12.2 Con respecto a la expresión de β-galactosidasa, ¿cuál sería el fenotipo de cada una de las siguientes cepas de E. coli?

a) I+, O+, Z+, Y+(sin glucosa, sin lactosa)

B) I+, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

C) I+, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

D) I+, O+, Z+, Y+(alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

mi) I+, O+, Z-, Y+(sin glucosa, sin lactosa)

F) I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

gramo) I+, O+, Z+, Y- (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

h) I+, Oc, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

I) I+, Oc, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

j) I+, Oc, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

k) I+, Oc, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

l) I-, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

metro) I-, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

norte) I-, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

o) I-, O+, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

pag) Is, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

q) Is, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

r) Is, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

s) Is, O+, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

12.3 En el E. coli cepas enumeradas a continuación, algunos genes están presentes tanto en el cromosoma como en el F extracromosómico-factor episoma. Los genotipos del cromosoma y del episoma están separados por una barra. ¿Cuál será la β-fenotipo galactosidasa de estas cepas? Todas las cepas se cultivan en medios que carecen de glucosa.

a) I+, O+, Z+, Y+ / O-, Z-, Y- (alto contenido de lactosa)

B) I+, O+, Z+, Y+ / O-, Z-, Y- (sin lactosa)

C) I+, O+, Z-, Y+ / O-, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

D) I+, O+, Z-, Y+ / O-, Z+, Y+ (sin lactosa)

mi) I+, O+, Z-, Y+ / I-, O+, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

F) I+, O+, Z-, Y+ / I-, O+, Z+, Y+ (sin lactosa)

gramo) I-, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

h) I-, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

I) I+, Oc, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

j) I+, Oc, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

k) I+, O+, Z-, Y+ / I+, Oc, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

l) I+, O+, Z-, Y+ / I+, Oc, Z+, Y+ (sin lactosa)

metro) I+, O+, Z-, Y+ / Is, O+, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

norte) I+, O+, Z-, Y+ / Is, O+, Z+, Y+ (sin lactosa)

o) Is, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

pag) Is, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

12.1 Transcripcional: iniciación, procesamiento y empalme, degradación

Traslacional: iniciación, procesamiento, degradación

Postraduccional: modificaciones (por ejemplo, fosforilación), localización

Otros: modificación de histonas, otras remodelaciones de cromatina, metilación del ADN

12.2 Leyenda:

+++ Mucha actividad de β-galactosidasa

+ Actividad de β-galactosidasa moderada

- Sin actividad de β-galactosidasa

-- a) I+, O+, Z+, Y+(sin glucosa, sin lactosa)

+++ b) I+, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

-- C) I+, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

+ d) I+, O+, Z+, Y+(alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

- e) I+, O+, Z-, Y+(sin glucosa, sin lactosa)

- f) I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

+ g) I+, O+, Z+, Y- (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

+++ h) I+, Oc, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

+++ i) I+, Oc, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

+ j) I+, Oc, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

+ k) I+, Oc, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

+++ l) I-, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

+++ m) I-, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

+ n) I-, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

+ o) I-, O+, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

-- pag) Is, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, sin lactosa)

- q) Is, O+, Z+, Y+ (sin glucosa, alto contenido de lactosa)

- r) Is, O+, Z+, Y+ (glucosa alta, sin lactosa)

-- s) Is, O+, Z+, Y+ (alto contenido de glucosa, alto contenido de lactosa)

12.3 Leyenda:

+++ Mucha actividad de β-galactosidasa

+ Actividad de β-galactosidasa moderada

- Sin actividad de β-galactosidasa

+++ a) I+, O+, Z+, Y+ / O-, Z-, Y- (alto contenido de lactosa)

-- B) I+, O+, Z+, Y+ / O-, Z-, Y- (sin lactosa)

+++ c) I+, O+, Z-, Y+ / O-, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

+ d) I+, O+, Z-, Y+ / O-, Z+, Y+ (sin lactosa)

+++ e) I+, O+, Z-, Y+ / I-, O+, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

- f) I+, O+, Z-, Y+ / I-, O+, Z+, Y+ (sin lactosa)

+++ g) I-, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

- h) I-, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

+++ i) I+, Oc, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

+++ j) I+, Oc, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

+++ k) I+, O+, Z-, Y+ / I+, Oc, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

+++ l) I+, O+, Z-, Y+ / I+, Oc, Z+, Y+ (sin lactosa)

- m) I+, O+, Z-, Y+ / Is, O+, Z+, Y+ (alto contenido de lactosa)

- n) I+, O+, Z-, Y+ / Is, O+, Z+, Y+ (sin lactosa)

- o) Is, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (alto contenido de lactosa)

-- pag) Is, O+, Z+, Y+ / I+, O+, Z-, Y+ (sin lactosa)

12.4 Podrías demostrar esto con solo I+OCZ-/I+O+Z+. El hecho de que este no tenga expresión constitutiva de lactosa muestra que el operador solo actúa sobre el mismo fragmento de ADN en el que se encuentra. También hay otras posibles respuestas.

12.5 También puede demostrar esto con solo I+O+Z-/I-O+Z+. El hecho de que tenga el mismo fenotipo inducible por lactosa que el de tipo salvaje indica que un gen lacI funcional puede actuar sobre operadores tanto en el mismo fragmento de ADN del que se transcribe como en un fragmento de ADN diferente. También hay otras posibles respuestas.

12.6 Para todos estos, la respuesta es la misma: el lC.AEl operón sería inducible por lactosa, pero solo sería posible una expresión moderada del operón lac, incluso en ausencia de glucosa.

a) pérdida de función de la adenilato ciclasa

b) pérdida de la capacidad de unión al ADN de CAP

c) pérdida de la capacidad de unión de cAMP de CAP

d) mutación del sitio de unión de CAP (CBS) cis-elemento para que CAP no se pueda unir

12.7 Ambos involucran trans-factores vinculantes a los correspondientes cis-elementos para regular el inicio de la transcripción reclutando o estabilizando la unión de RNApol y proteínas transcripcionales relacionadas en el promotor. En los procariotas, los genes pueden regularse como un solo operón. En eucariotas, los potenciadores pueden localizarse mucho más lejos del promotor que en procariotas.

12.8 Todos estos peces tendrían historias espinosas como la población de aguas profundas.

12.9 Estos podrían haber surgido de una mutación de pérdida de función en FLC, o en el elemento cis al que FLC normalmente se une.

12.10 Si no hubo desacetilación de FLC por HDAC, la transcripción de FLC puede continuar constantemente, lo que lleva a una constante supresión de la floración, incluso después del invierno.


12.6 Trastornos del sistema muscular

Figura 12.6.1 Los dispositivos pueden ser un dolor de cuello & # 8211 literalmente.

Pasar horas todos los días mirando dispositivos portátiles es un dolor de cuello, literalmente. El peso de la cabeza inclinada hacia adelante puede ejercer mucha presión sobre los músculos del cuello y las lesiones musculares pueden ser muy dolorosas. El dolor de cuello es una de las quejas más comunes que llevan a las personas al consultorio del médico. En un año determinado, aproximadamente uno de cada cinco adultos sufrirá dolor de cuello. ¡Son muchos dolores de cuello! No todos se deben a trastornos musculares, pero muchos sí. Los trastornos musculares, a su vez, generalmente se dividen en dos categorías generales: trastornos musculoesqueléticos y trastornos neuromusculares.


Regulación positiva asociada al envejecimiento de la expresión de 5-lipoxigenasa neuronal: papel putativo en la vulnerabilidad neuronal

El envejecimiento está asociado a procesos neurodegenerativos. La 5-lipoxigenasa (5-LO), que también se expresa en neuronas, es la enzima clave en la síntesis de leucotrienos, eicosanoides inflamatorios capaces de promover la neurodegeneración. Presumimos que la expresión de 5-LO neuronal puede regularse positivamente en el envejecimiento y que esto puede aumentar la vulnerabilidad del cerebro a la neurodegeneración. Observamos diferencias en la distribución de la inmunorreactividad similar a 5-LO en varias áreas del cerebro de ratas macho adultas jóvenes (2 meses) frente a las viejas (24 meses). Se encontró una mayor inmunorreactividad similar a 5-LO en ratas viejas frente a jóvenes, en particular en las dendritas de neuronas piramidales en estructuras límbicas, incluido el hipocampo, y en células piramidales de capa V de la corteza frontoparietal y sus dendritas apicales. La expresión aumentada por el envejecimiento de la proteína 5-LO neuronal parece deberse al aumento de la expresión del gen 5-LO. Utilizando un ensayo cuantitativo de reacción en cadena de transcripción inversa / polimerasa y cebadores de oligonucleótidos específicos de 5-LO y sus estándares internos mutados, observamos un contenido de ARNm de 5-LO de hipocampo 2,5 veces mayor en ratas viejas. También se observó inmunorreactividad similar a 5-LO en células pequeñas no piramidales, que fueron positivas para descarboxilasa de ácido glutámico o proteína de ácido fibrilar glial. Este tipo de inmunotinción de 5-LO no aumentó en las ratas viejas. La lesión excitotóxica del hipocampo inducida por la inyección sistémica de kainato fue mayor en ratas viejas. Se observó neuroprotección con el inhibidor de 5-LO, ácido cafeico. Juntos, estos resultados sugieren que el envejecimiento aumenta tanto la expresión neuronal de 5-LO como la vulnerabilidad neuronal a la excitotoxicidad sensible al inhibidor de 5-LO, e indican que el sistema 5-LO podría desempeñar un papel importante en la patobiología de las enfermedades neurodegenerativas asociadas al envejecimiento. . — Uz, T., Pesold, C., Longone, P., Manev, H. Regulación positiva asociada al envejecimiento de la expresión de 5-lipoxigenasa neuronal: papel putativo en la vulnerabilidad neuronal. FASEB J. 12, 439–449 (1998)


INTRODUCCIÓN

El aroma floral es un factor modulador clave en las interacciones planta-insecto y juega un papel central en la polinización exitosa y, por lo tanto, en el desarrollo de la fruta, de muchas especies de cultivos. Las fragancias florales varían ampliamente entre especies en términos de número, identidad y cantidades relativas de compuestos volátiles constituyentes (Knudsen y Tollsten, 1993 Knudsen et al., 1993). Las especies de plantas estrechamente relacionadas, que dependen de diferentes insectos para la polinización, producen diferentes olores (Henderson, 1986 Raguso y Pichersky, 1995). A menudo, los olores florales característicos se correlacionan con el tipo de polinizadores. Las especies polinizadas por abejas y moscas tienden a tener aromas que los humanos definen como dulces, mientras que las polinizadas por escarabajos tienen olores a humedad, picantes o afrutados (Dobson, 1994).

Se han identificado muchos componentes volátiles de las flores, sin embargo, el mecanismo de formación de la fragancia floral no se comprende bien. Investigaciones recientes sobre la producción de aromas florales en Clarkia breweri son los primeros ejemplos del aislamiento de enzimas y genes responsables de la biosíntesis de volátiles aromáticos. Las enzimas S-linalol sintasa, S-adenosil- l -metionina (SAM) :( iso) eugenol O-metiltransferasa, acetil-CoA: acetiltransferasa de alcohol bencílico y SAM: carboxilmetiltransferasa de ácido salicílico, que catalizan la formación de linalol, metil (iso) eugenol, acetato de bencilacetato y salicilato de metilo, respectivamente, y sus genes correspondientes han sido aislados y caracterizado (Pichersky et al., 1994, 1995 Dudareva et al., 1996, 1998a, 1998b Wang et al., 1997 Wang y Pichersky, 1998 Ross et al., 1999 revisado en Dudareva y Pichersky, 2000). Se ha demostrado que en C. breweri, las flores sintetizan sus compuestos aromáticos de novo en los tejidos de los que se emiten, y los niveles de emisión, las correspondientes actividades enzimáticas y las cantidades de ARNm están todos correlacionados espacial y temporalmente. En general, la expresión de estos genes es mayor en los pétalos justo antes de la antesis y está restringida a la capa de células epidérmicas de los tejidos florales.

Aunque la producción de compuestos aromáticos volátiles parece estar muy extendida en el reino vegetal, la información sobre su biosíntesis de novo (a diferencia de su posible liberación de glucósidos, véase Oka et al., 1999) y sobre la regulación de los genes implicados es limitada y se basa en fecha del análisis de un sistema modelo único, polinizado por polillas C. breweri. Actualmente no está claro si mecanismos moleculares similares están involucrados en la regulación de la producción de aromas florales en otras especies de plantas. Hemos comenzado a abordar esta cuestión mediante el estudio de las flores de boca de dragón polinizadas por abejas (Scrophulariaceae). El modelo boca de dragón tiene varias ventajas importantes sobre el C. breweri sistema: un mapa genético bien desarrollado (Stubbe, 1966), un sistema de clonación de genes de transposones (Martin et al., 1990), un protocolo de transformación disponible (Heidmann et al., 1998) y emisión rítmica (ver más abajo). Se han aislado de boca de dragón varios genes que codifican enzimas biosintéticas de pigmentos de flores y genes que controlan el desarrollo de las flores (Coen et al., 1986 Sommer y Saedler, 1986 Coen y Meyerowitz, 1991 Irish y Yamamoto, 1995), pero no hay información sobre las enzimas y genes involucrados en Se ha publicado la síntesis de compuestos aromáticos florales.

En este estudio, presentamos un análisis detallado de la producción de un éster volátil, benzoato de metilo, en flores de boca de dragón. Mostramos que el benzoato de metilo se produce por metilación enzimática del ácido benzoico en la reacción catalizada por SAM: carboxil metil transferasa del ácido benzoico (BAMT). Durante la vida útil de la flor, los niveles de emisión de benzoato de metilo, actividad BAMT, BAMT La expresión génica, la proteína BAMT y el ácido benzoico están regulados de manera diferencial y en el desarrollo. Nuestros resultados proporcionan evidencia de que la producción de benzoato de metilo está regulada por la cantidad de ácido benzoico y la cantidad de proteína BAMT, que a su vez está regulada a nivel transcripcional. En general, los datos sugieren que mecanismos moleculares similares pueden estar involucrados en la regulación de la producción de aromas florales en diferentes especies de plantas.


12.6: Regulación de la expresión genética (ejercicios) - Biología

Todos los artículos publicados por MDPI están disponibles inmediatamente en todo el mundo bajo una licencia de acceso abierto. No se requiere un permiso especial para reutilizar todo o parte del artículo publicado por MDPI, incluidas las figuras y tablas. Para los artículos publicados bajo una licencia Creative Common CC BY de acceso abierto, cualquier parte del artículo puede ser reutilizada sin permiso siempre que el artículo original esté claramente citado.

Los artículos de fondo representan la investigación más avanzada con un potencial significativo de alto impacto en el campo. Los artículos de fondo se envían por invitación individual o recomendación de los editores científicos y se someten a una revisión por pares antes de su publicación.

El artículo destacado puede ser un artículo de investigación original, un estudio de investigación novedoso y sustancial que a menudo implica varias técnicas o enfoques, o un artículo de revisión completo con actualizaciones concisas y precisas sobre los últimos avances en el campo que revisan sistemáticamente los avances científicos más interesantes. literatura. Este tipo de artículo ofrece una perspectiva sobre las futuras direcciones de la investigación o sus posibles aplicaciones.

Los artículos de Editor's Choice se basan en las recomendaciones de los editores científicos de las revistas de MDPI de todo el mundo. Los editores seleccionan una pequeña cantidad de artículos publicados recientemente en la revista que creen que serán particularmente interesantes para los autores o importantes en este campo. El objetivo es proporcionar una instantánea de algunos de los trabajos más interesantes publicados en las diversas áreas de investigación de la revista.


Conclusiones

Utilizando la tecnología de secuenciación de alta duración de Solexa, secuenciamos la pequeña población de ARN de polen de arroz en tres etapas secuenciales de desarrollo, desde microesporas hasta polen tricelular, con tejidos esporofíticos (raíces, hojas y células de callos) como controles. Obtuvimos millones de lecturas de alta calidad de cada muestra e identificamos 292 kn-miR y 75 nov-miR. La composición de miARN y el patrón de expresión del polen en desarrollo eran obviamente diferentes de los de los esporofitos, con más nov-miR enriquecidos / expresados ​​específicamente en polen mientras que más kn-miRs estaban enriquecidos / expresados ​​específicamente en esporofitos. El análisis de componentes principales reveló que el polen podría diferenciarse de los esporofitos con respecto a los perfiles de expresión de miARN, siendo los miARN conocidos nuevos y no conservados los principales contribuyentes a esto. Además, se predijeron 1.068 objetivos para 292 miARN conocidos, aunque no se encontraron diferencias obvias mediante el análisis de abundancia de GO de esos objetivos entre los kn-miR enriquecidos con polen y los enriquecidos con esporofitos, la correlación de los perfiles de expresión de los kn-miR enriquecidos con polen con sus objetivos de manera significativa difiere del de los kn-miR enriquecidos con esporofitos con sus objetivos correspondientes en términos de transcripción, señalización hormonal y remodelación de la cromatina. Identificamos 285 objetivos para los 75 nov-miR, que parecían estar regulados negativamente. Los términos GO para ensamblaje y desensamblaje de cromatina se asociaron estadísticamente de manera significativa con los objetivos de los nov-miR expresados ​​en BCP, lo que implica que BCP sería el punto clave de la regulación de miARN. Nuestros datos revelan por primera vez características completas y dinámicas de los miARN en el desarrollo del polen.


12.6: Regulación de la expresión genética (ejercicios) - Biología

Todos los artículos publicados por MDPI están disponibles inmediatamente en todo el mundo bajo una licencia de acceso abierto. No se requiere un permiso especial para reutilizar todo o parte del artículo publicado por MDPI, incluidas las figuras y tablas. Para los artículos publicados bajo una licencia Creative Common CC BY de acceso abierto, cualquier parte del artículo puede ser reutilizada sin permiso siempre que el artículo original esté claramente citado.

Los artículos de fondo representan la investigación más avanzada con un potencial significativo de alto impacto en el campo. Los artículos de fondo se envían por invitación individual o recomendación de los editores científicos y se someten a una revisión por pares antes de su publicación.

El artículo destacado puede ser un artículo de investigación original, un estudio de investigación novedoso y sustancial que a menudo implica varias técnicas o enfoques, o un artículo de revisión completo con actualizaciones concisas y precisas sobre los últimos avances en el campo que revisan sistemáticamente los avances científicos más interesantes. literatura. Este tipo de artículo ofrece una perspectiva sobre las futuras direcciones de la investigación o sus posibles aplicaciones.

Los artículos de Editor's Choice se basan en las recomendaciones de los editores científicos de las revistas de MDPI de todo el mundo. Los editores seleccionan una pequeña cantidad de artículos publicados recientemente en la revista que creen que serán particularmente interesantes para los autores o importantes en este campo. El objetivo es proporcionar una instantánea de algunos de los trabajos más interesantes publicados en las diversas áreas de investigación de la revista.


Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, 2a Edición

Bioquímica y Biología Molecular de Plantas, 2a Edición ha sido aclamado como una contribución importante a la literatura sobre ciencias de las plantas y la aclamación de la crítica ha ido acompañada del éxito de ventas global. Manteniendo el alcance y el enfoque de la primera edición, la segunda proporcionará una actualización importante, incluirá mucho material nuevo y reorganizará algunos capítulos para mejorar aún más la presentación.

Este libro está meticulosamente organizado y ricamente ilustrado, con más de 1,000 ilustraciones a todo color y 500 fotografías. Se divide en cinco partes que abarcan: compartimentos, reproducción celular, flujo de energía, integración metabólica y del desarrollo, y medio ambiente vegetal y agricultura. Los cambios específicos a esta edición incluyen:

  • Completamente revisado con más de la mitad de los capítulos con una reescritura importante.
  • Incluye dos nuevos capítulos sobre transducción de señales y respuestas a patógenos.
  • Reestructuración de la sección sobre reproducción celular para una mejor presentación.
  • Sitio web dedicado para incluir todo el material ilustrativo.

Bioquímica y Biología Molecular de Plantas ocupa un lugar único en la literatura sobre ciencias de las plantas, ya que proporciona el único libro completo, autorizado e integrado de un solo volumen en este campo esencial de estudio.


Beneficios para la salud mental del ejercicio físico

Numerosos estudios sugieren que el ejercicio aeróbico regular funciona tan bien como los antidepresivos farmacéuticos para tratar la depresión leve a moderada. Una posible razón de este efecto es que el ejercicio aumenta la biosíntesis de al menos tres neuroquímicos que pueden actuar como euforizantes. El efecto eufórico del ejercicio es bien conocido. Los corredores de distancia pueden referirse a ella como "la altura del corredor" y las personas que participan en la tripulación (como en la Figura 12.5.5) pueden referirse a ella como "la altura del remero". Debido a estos efectos, los proveedores de atención médica a menudo promueven el uso del ejercicio aeróbico como tratamiento para la depresión.

Figura 12.5.5 Estos dúos de remos compiten en los Juegos Olímpicos de Verano de 2016 en Río, en los que Canadá ganó una medalla de plata. Claramente se están esforzando, y sin duda están aumentando sus euforizantes neuroquímicos en el proceso.

Los beneficios adicionales para la salud mental del ejercicio físico incluyen reducir el estrés, mejorar la imagen corporal y promover una autoestima positiva. Por el contrario, existe evidencia que sugiere que ser sedentario está asociado con un mayor riesgo de ansiedad.


Resultados

FKBP1b la sobreexpresión mejoró la referencia espacial y la memoria de reversión para los grupos de edad LT y ST (Fig.2)

Tanto LT como ST FKBP1b la sobreexpresión contrarresta la disminución de la memoria espacial relacionada con la edad. A, Sonda de memoria de referencia. FKBP1b Los tratamientos contrarrestaron los déficits relacionados con la edad en el rendimiento de la sonda de memoria de referencia. B, Sonda de memoria de inversión. FKBP1b Los tratamientos contrarrestaron los déficits relacionados con la edad en el ensayo de la sonda de memoria inversa. C, Prueba guiada. Con señales visuales destacando de manera prominente la ubicación de la plataforma de escape, no se encontraron diferencias entre los grupos, lo que indica que los resultados de las pruebas de memoria no se debieron a diferencias en las habilidades locomotoras y / o visuales. *pag ≤ 0.05 **pag ≤ 0.01 ***pag ≤ 0.001 ****pag ≤ 0,0001 contraste significativo por pares versus AC.

Un total de 52 ratas en cuatro grupos completaron nuestro protocolo de prueba de memoria espacial en el MWM (10 ratas YC, 13 AC, 13 ST y 16 LT). Para los 3 grupos de ratas tratadas con AAV, las pruebas de comportamiento comenzaron a los 21 meses de edad, ya sea 8 (LT) o 2 (ST) meses después de la inyección de AAV. El entrenamiento en la tarea de memoria de referencia MWM se realizó durante 4 días, con 3 ensayos de entrenamiento por día. Durante los 4 días, todos los grupos mostraron la adquisición de la tarea como lo indica una clara disminución en la latencia y la longitud de la ruta para encontrar la plataforma (F(11,528) = 11.58 pag = 1,80e-10 F(11,528) = 7.41, pag = 7.20e-12, respectivamente, ANOVA de medidas repetidas). Aunque hubo una fuerte tendencia a que los animales jóvenes superaran a los AC durante el entrenamiento, no se observaron efectos significativos del tratamiento en las medidas de latencia y longitud del camino durante esta fase de entrenamiento de 4 días, similar a los resultados de Gant et al. (2015).

En el quinto día de la tarea, se retiró la plataforma y se probó la recuperación de la ubicación de la plataforma con una única prueba de retención (Fig.2A sonda de memoria de referencia). Hubo un efecto principal del grupo de tratamiento tanto para la latencia (F(3,48) = 3.57, pag = 0.021, ANOVA) y la longitud de la ruta (F(3,48) = 2.90, pag = 0,044, ANOVA). Como se informó en múltiples estudios, el grupo AC exhibió longitudes de camino significativamente más largas y latencias más altas para encontrar la plataforma en comparación con las ratas YC. En contraste, ni FKBP1bEl grupo de edad tratado difirió de los YC y ambos mostraron una latencia significativamente reducida en comparación con los AC (frente a los AC: LT, pag = 0,05, ST, pag = 0,05 YC, pag = 0,002, pLSD). La longitud de la ruta a los resultados de la plataforma fue muy similar a la latencia, aunque las diferencias entre los FKBP1b Los grupos y los AC fueron solo de importancia marginal (vs AC: LT, pag = 0,078 ST, pag = 0.08, YCs, pag = 0,006, pLSD).

El entrenamiento en la tarea de memoria inversa se llevó a cabo el octavo día después de 2 días de descanso: se cambió la ubicación de la plataforma y se les dio a las ratas 3 intentos en 1 día para aprender la nueva ubicación. Durante las tres pruebas de entrenamiento de reversión, no hubo diferencias significativas en la latencia o la longitud de la ruta entre ninguno de los grupos, ni hubo una mejora significativa (datos no mostrados). En el noveno día, la plataforma se retiró nuevamente y las ratas se sometieron a prueba para determinar su retención de la nueva ubicación de la plataforma en una única prueba de retención (Fig.2B, sonda de memoria de inversión). Hubo efectos principales sustanciales del tratamiento sobre la latencia a la plataforma (F(3,48) = 9.57, pag = 0.000046, ANOVA) y la longitud del camino hasta la ubicación de la plataforma (F(3,48) = 7.97, pag = 0,0002, ANOVA). Los animales AC nuevamente mostraron déficits altamente significativos en la longitud de la ruta y la latencia en comparación con los YC, pero tanto los grupos ST como los LT mostraron puntajes de longitud de la ruta y latencia que fueron muy similares a los de los YC y se redujeron significativamente en comparación con los animales AC (latencia AC vs: LT, pag & lt 0,0001, ST, pag & lt 0,0001 YC, pag & lt 0,0001 longitud de ruta, AC vs: LT, pag = 0,0001, ST, pag = 0,0001 YC, pag = 0,0008, pLSD Figura 2B). También hubo un efecto principal del grupo de tratamiento para los cruces de plataforma durante la prueba de retención de inversión (F(3,48) = 7.37, pag = 0,0004 ANOVA), y los grupos YC, ST y LT muestran cruces de plataforma significativamente mayores en comparación con los AC (AC vs: YC, pag & lt 0.0001 ST pag & lt 0.025 LT, pag & lt 0,01, pLSD).

En el décimo día del protocolo, se administró una prueba de retención con indicaciones con indicaciones visuales que resaltaban la ubicación de la plataforma. Todos los grupos encontraron la plataforma rápidamente y no hubo diferencias significativas entre los grupos en la latencia, la longitud de la trayectoria o la velocidad de nado al ubicar la plataforma (Fig.2C, ensayo con claves), lo que indica que los cambios relacionados con el envejecimiento en la agudeza locomotora y visual no explicaron las diferencias en el rendimiento de la memoria.

Los grupos ST y LT fueron estadísticamente indistinguibles entre sí en todas las medidas de latencia y longitud de ruta en los protocolos de prueba de comportamiento. Estos resultados sugieren que la reversión por ST y la prevención por LT del deterioro de la memoria dependiente del envejecimiento pueden estar mediadas por mecanismos celulares similares a pesar de las diferencias en la duración de la exposición.

AAV-FKBP1b inyección aumento del hipocampo FKBP1b expresión de proteínas y genes, particularmente en el grupo LT (Fig.3)

Hipocampo FKBP1b Los niveles de ARNm y proteínas aumentaron sustancialmente con LT AAV-FKBP1b sobreexpresión. Arriba, cuantificación qRT-PCR del hipocampo FKBP1b expresión de ARNm (FKBP1b/ Gapdh) para cada grupo de tratamiento (ANOVA unidireccional en rangos, pag = 0,000050 para contraste por pares frente a AC *pag ≤ 0.05 ***pag ≤ 0,001). Abajo, inmunotinción para hipocampo FKBP1b expresión. Se muestran microfotografías representativas de YC (A), AC (B), ST envejecido FKBP1b (C) y LT envejecido FKBP1b (D). Nótese el aumento sustancial de FKBP1b expresión tanto a nivel de ARNm como de proteína, particularmente en el LT-FKBP1b grupo. sp, Estrato pyramidale DG, circunvolución dentada. Barra de escala, 500 μ m.

Debido a que el microarray Affymetrix Rat Gene 1.0 ST utilizado en el presente estudio no incluye el conjunto de sondas para FKBP1b, utilizamos qRT-PCR para evaluar la eficacia de AAV-FKBP1b inyección para inducir FKBP1b expresión en hipocampo. FKBP1bLa expresión de / Gapdh se representa en función del grupo de tratamiento en la Figura 3. Hubo un aumento muy significativo en FKBP1b expresión (F(3,47) = 18.449, pag = 0,000050, ANOVA en rangos, Kruskal-Wallis). Por contraste por pares (LSD de Fisher en rangos), el aumento de expresión fue significativo en ST (pag = 0.012) y altamente significativo en LT (pag & lt 0,001). IHC en animales representativos indicó que hipocampo FKBP1b regulación ascendente de proteínas paralela FKBP1b El ARNm aumenta en AAV-FKBP1b-tratadas en ratas y fue particularmente intenso en animales LT (Fig. 3, parte inferior).

En contraste con nuestros hallazgos anteriores (Blalock et al., 2004 Kadish et al., 2009 Gant et al., 2015), no observamos diferencias en las FKBP1b expresión entre los grupos AC y YC (Fig. 3, arriba). Esto puede deberse a diferencias entre los estudios en la disección de tejidos. En el presente estudio, recolectamos tejido de todo el hipocampo dorsal, mientras que en trabajos anteriores, medimos la expresión principalmente en la región CA1 (Blalock et al., 2004 Kadish et al., 2009 Gant et al., 2015). Por lo tanto, el efecto del envejecimiento en FKBP1b en CA1 podría haberse oscurecido en el presente trabajo debido a la dilución de regiones hipocampales menos sensibles a la edad. Se necesitarán más estudios para dilucidar completamente la distribución topográfica de los cambios por envejecimiento en FKBP1b expresión de proteínas y genes, así como el papel de los posibles cambios funcionales (Lehnart et al., 2008).

Perfiles transcripcionales (Fig.4)

Diagrama de flujo de análisis de microarrays. Se muestran los efectos del envejecimiento y FKBP1b en la transcripción del gen hipocampal. A la izquierda, los conjuntos de sondas de genes totales (29.218) se filtraron para eliminar los conjuntos de sondas ausentes (baja intensidad de señal) y con anotaciones incompletas. Los genes restantes (14,828) fueron probados por ANOVA (pag ≤ 0,05) seguido de una comparación por pares (pLSD de Fisher, ≤ 0,05 entre YC y AC) para definir genes dependientes del envejecimiento. Derecha, algoritmo de plantilla estadística. Los genes dependientes del envejecimiento se clasificaron en función de si FKBP1b no tuvo ningún efecto (plantillas I y III) o contrarrestó significativamente el efecto del envejecimiento (plantillas II y IV). Se asignó un total del 99,8% de los genes dependientes del envejecimiento a una plantilla según los criterios descritos en el texto. Se utilizó una simulación de Monte Carlo (1000 iteraciones, ver Resultados) para estimar el número de genes esperados en cada plantilla por azar. El número de genes asignados a cada plantilla en los datos observados fue significativamente mayor que el número esperado por azar (pag ≤ 0,0001 prueba binomial y aumento de gt11 veces para todas las plantillas). Consulte también la Figura 4-1.

Figura 4-1

Identificar genes con expresión paralela al envejecimiento y FKBP1bEn cuanto a los efectos cognitivos en los mismos animales, primero distinguimos los genes que cambiaban de expresión con el envejecimiento (es decir, diferían entre los AC y los YC, el efecto del envejecimiento). Luego identificamos aquellos genes entre los genes dependientes del envejecimiento que también fueron alterados por FKBP1b sobreexpresión (es decir, difería entre LT / ST FKBP1b y AC, el FKBP1b efecto). Se preparó ARN de seis sujetos por grupo de tratamiento y se hibridó con matrices Affymetrix Rat Gene 1.0. De los ∼30.000 conjuntos de sondas en la matriz, filtramos para retener 14.828 genes presentes anotados (ver Materiales y métodos) para el análisis estadístico. ANOVA unidireccional (pag ≤ 0,05) mostró que el 24% (3502) difirió significativamente entre los cuatro grupos, lo que arrojó un FDR de 0,12 (consulte Materiales y métodos). Un FDR de 0,12 es bastante bajo para un estudio de microarrays del envejecimiento cerebral y proporciona una confianza considerable en estos resultados. La confiabilidad en los estudios de microarrays también se fortalece cuando las categorías funcionales están sobrerrepresentadas por genes corregulados (Blalock et al., 2005 Galvin y Ginsberg, 2005 Ginsberg y Mirnics, 2006).

Entre los genes significativos para ANOVA (3502), 2342 (67%) también difirieron significativamente en el contraste por pares (LSD protegido de Fisher pag ≤ 0,05) entre los grupos YC y AC (genes dependientes del envejecimiento, "el efecto del envejecimiento"). Entre estos, los niveles de expresión del 37% (876/2342) genes también fueron alterados por FKBP1b sobreexpresión (517 por LT, 193 por ST, 166 por ST y LT, "el FKBP1b efecto ”) y se definieron como envejecimiento y FKBP1b-genes sensibles (para una lista completa de envejecimiento- y FKBP1b-genes sensibles, véase la figura 4-1). Muchos más de estos fueron alterados por ST y LT (166) de lo que se esperaría por casualidad si los tratamientos de ST y LT actuaran a través de mecanismos independientes (pag = 4.8E-9, prueba binomial). Estos resultados sugieren que LT y ST FKBP1b los tratamientos ejercieron efectos transcripcionales similares. Para determinar si este acuerdo entre ST y LT se limitó principalmente a los 166 genes en la superposición o, en cambio, reflejó una similitud generalizada entre la mayoría FKBP1bsensibles a los genes, probamos la correlación entre los efectos de LT y ST en los 876 FKBP1b-genes sensibles. Una proporción muy significativa de FKBP1bgenes sensibles (822/876 93,8%) fueron cambiados en la misma dirección tanto por ST como por LT (pag ≤ 1E-12, prueba binomial). Además, los tamaños del efecto de los genes de tratamiento ST y LT (expresados ​​como cambio log2 veces frente a AC) estaban fuertemente correlacionados (r = 0.85, pag = 1.3E-24 prueba de Pearson, datos no mostrados). Estos resultados indican que ST y LT FKBP1b los tratamientos influyeron en la expresión génica de manera similar. Los grupos ST y LT también se desempeñaron casi de manera idéntica en todas las medidas de comportamiento. Sobre la base de estas similitudes y debido a que el análisis de la categoría funcional de la ontología del genoma (ver más abajo) proporciona una mayor confianza estadística en la sobrerrepresentación de una categoría dada con un número creciente de genes asignados a esa categoría funcional, combinamos las listas de ST y LT de FKBP1b-genes sensibles en una sola lista, de modo que un gen se consideraba un FKBP1bgen sensible si difiere de los AC con tratamiento ST y / o LT.

Sorprendentemente, solo cuatro de las 876 personas dependientes del envejecimiento y FKBP1bgenes sensibles (Eif3g, Pla2g7, S100β, y Snapc2) exhibió una exacerbación de los efectos del envejecimiento por FKBP1b, mientras que los otros 872 cambiaron en direcciones opuestas con el envejecimiento y FKBP1b tratamiento. En consecuencia, los cuatro genes anómalos se excluyeron de los análisis de categorías funcionales y los genes restantes dependientes del envejecimiento (2338) se analizaron en una de las cuatro plantillas de expresión génica (Fig. 4, derecha, plantillas I-IV), que reflejaban la dirección de un gen. la expresión cambia con el envejecimiento (hacia arriba o hacia abajo) y si el gen lo hizo (Fig.4, plantillas II y IV) o no (Fig.4, plantillas I y III) muestra el efecto contrarrestante de FKBP1b tratamiento (LT o ST vs AC pag ≤ 0.05, de Fisher post hoc LSD).

Para determinar si el número de genes identificados en cada plantilla fue mayor de lo esperado por casualidad, ejecutamos una simulación de Monte Carlo utilizando el mismo análisis estadístico y la misma estrategia de asignación de plantillas, pero con números generados aleatoriamente sustituidos por valores de intensidad de señal (ver Materiales y métodos). . El número de genes realmente observados para cada patrón informado excedió en & gt11 veces el número esperado por azar basado en la simulación (Fig. 4 ≤ 0.00001, prueba binomial para cada patrón), lo que indica un fuerte efecto biológico.

GO categorías funcionales asociadas con genes que coinciden con cada uno de los cuatro patrones de plantilla (Fig.4) de envejecimiento y FKBP1b-genes sensibles (tabla 1)

Categorías funcionales sobrerrepresentadas por genes asignados a las cuatro plantillas de expresión que reflejan el envejecimiento ± FKBP1b sensibilidad


Ver el vídeo: Regulación de la expresión genética (Mayo 2022).