Ген-«будильник»: как работают биологические часы

Ген-«будильник»: как работают био часыВас никогда не поражало, почему мы просыпаемся по утрам даже в этом случае, если будильник выключен и нет никаких сторонних шумов? Изучить механизм типичного «чуда природы» взялись спецы из Института Био Исследовательских работ Солка (Salk Institute for Biological Studies). Они разобрали био часы по винтику и выявили совсем новый компонент их устройства — ген, отвечающий за пуск нашего внутреннего будильника.

«Наше тело, по существу, коллекция часов», — смело заявляет Сатчиндананда Панда (Satchindananda Panda), доцент Нормативной био лаборатории института Солка. В сентябре этого года совместно со своими сотрудниками он опубликовал в журнальчике «Наука» доклад, в каком тщательно растолковал, как конкретно ген KDM5A кодирует белок JARID1a, служащий коммутатором активации биохимических процессов, поддерживающих наш циркадный ритм.

Попробуем разобраться. Ежедневным циклом сна и бодрствования человека управляют особые молекулярные механизмы. Одним из центральных звеньев процесса оказался белок PERIOD (PER). Число PER-белков в хоть какой из наших клеток ритмично подымается и опускается каждые 24 часа. В итоге уровень этого вещества употребляется организмом в качестве индикатора времени суток и, к слову, конкретно PER диктует нам, когда следует спать, а когда — бодрствовать. Количество белка поступательно возрастает в течение денька, достигая собственного пика в вечерние часы. В этот момент концентрация PERIOD в клеточках так высока, что активирует работу 2-ух генов: CLOCK и BMAL1. После чего уровень белка в организме начинает стремительно понижаться. Совместно с ним замедляют свою работу и разные био системы: опускается давление крови, уменьшаются частота сердечных сокращений и активность мозга. До сего времени оставалось непонятным, каким образом каждое утро уровень белка вновь подымается, активизируя работу организма. Учёные из Института Био Исследовательских работ Солка как раз и ответили на этот вопрос, представив на трибунал зрителей новый тип фермента — JARID1a. Его возникновение — это типичный «призыв горна» для клеток и органов, которые должны «проснуться» с рассветом. Плодоносящие мушки и мыши, клеточки которых были на генном уровне изменены таким макаром, что продукция JARID1a блокировалась, в буквальном смысле теряли счёт времени: они не знали, когда спать, а когда — бодрствовать, нередко и недолго дремали как днём, так и ночкой. Уровень белка PER у их повсевременно сохранялся на низких позициях. Таким макаром, Сатчиндананда Панда и его коллеги нашли, что каждое утро JARID1a реактивирует гены CLOCK и BMAL1 через увеличение уровня белка PER.

Научная ценность. Сейчас, когда ученым удалось осознать, почему мы каждый денек просыпаемся, они могут продолжить свои изыскания, попытавшись вычислить роль JARID1a в нарушениях сна и появлении приобретенных болезней. Новый ген может быть применен в качестве мишени для мед препаратов. Увлекательным представляется решение вопроса о бессоннице у пенсионеров. Разумеется, что био часы с годами «сбиваются», но механизмы этого процесса до ближайшего времени оставались неизученными.

Открытие фермента-активатора научно обосновало: 24-часовые рабочие смены (к примеру, у медсестёр и аварийного персонала) нарушают обычные циклы сна и бодрствования, увеличивая риск появления ряда болезней. Дело в том, что полные метаболические клеточные циклы имеют основополагающее значение для адекватного функционирования генетических устройств, которые держут под контролем, в том числе, рост и деление клеток, что в особенности принципиально при развитии рака.

Клеточные механизмы сладкого диабета, ещё 1-го приобретенного заболевания, также связаны с метаболическими циклами и контролируются био часами. К примеру, преобразование сахаров в жир обычно происходит у здоровых людей исключительно в определенное время суток, а у страдающих диабетом такие трансформации, возможно, идут в течение всего денька.

В конечном счёте, открытие JARID1a может привести к появлению новых способов исцеления бессонницы, рака, сладкого диабета и других приобретенных болезней.

По материалам веб-сайта http://medicalxpress.com/

07362aef