Нобелова награда за декриптиране на вътрешния часовник

Три американски изследователи разкриха работата на нашия вътрешен часовник

Вътрешният часовник: Какво ни кара да цъкаме? © Narith2527 / thinkstock
чете на глас

Вътрешен часовник е декодиран: Нобеловата награда за медицина 2017 получиха американските учени Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Йънг. Те са отличени за изследване на вътрешния часовник. Откритията им на молекулярни механизми обясняват как растенията, животните и хората адаптират биологичните си ритми, така че да бъдат оптимално адаптирани към различните предизвикателства през целия ден.

Нашият метаболизъм, нашите хормони, както и други телесни процеси следват редовен цикъл ден-нощ. В този цикъл на нашия вътрешен часовник, телесната ни температура се повишава и пада, отделят се различни вещества от пратеника и например кръвното ни налягане се променя - в този ритъм ставаме уморени и будни. Вътрешният часовник гарантира, че множеството процеси в тялото синхронно със себе си и околната среда. Такъв е случаят с нас хората, но и с всички други многоклетъчни същества.

Значението на вътрешния часовник се разкрива обикновено само когато той излезе от употреба - не само от неприятното забавяне на джет след дълъг полет. Живот, противен на нашия биологичен часовник, наистина може да ви разболее в дългосрочен план. Не отговаря на ежедневието ни на вътрешния ритъм, например, насърчава затлъстяването и диабета и дори ускорява умствения спад.

Как работи вътрешният часовник?

Учените днес знаят, че биологичните таймери се контролират от гени и се влияят от външни фактори, като слънчева светлина. Дълго време обаче функционирането на вътрешния часовник беше загадка. Едва през 70-те години изследователите успяха да разкрият за първи път генетичната основа на биологичното време: мутациите в определен ген доведоха до нарушаване на вътрешния часовник в присъствието на мухи. Работата на тазгодишните носители на Нобелова награда взе тези резултати.

През 1984 г. Джефри Хол и Майкъл Росбаш от университета Брандейс в Бостън, в сътрудничество с Майкъл Йънг от Университета Рокфелер, Ню Йорк, успяват да изолират ген, който значително контролира биологичния ритъм на живите същества: така наречения период ген. Хол и Росбаш след това погледнаха протеина, който произвежда този ген: протеинът PER. Както показаха, PER се натрупва през нощта и след това се добива през деня. По този начин нивата на протеини PER се колебаят за 24-часов цикъл - в синхрон с циркадния ритъм. показ

Генът на периода се контролира чрез обратна връзка и е от решаващо значение за контрола на циркадните ритми. Nobelprize.org

Clock ген регулира собствения си синтез

Дотогава обаче не беше ясно как тези вибрации могат да бъдат генерирани и поддържани. Изследователите предположиха, че протеинът PER инхибира собствената си синтеза чрез инхибиторен цикъл за обратна връзка, като по този начин регулира собственото си ниво в цикличен ритъм. Хол и Росбаш успяха да покажат в този контекст, че протеинът PER се натрупва в ядрото през нощта.

И накрая, Йънг направи възможно да обясни как изобщо се е стигнало до там: през 1994 г. той открива друг часовник ген, който образува т. Нар. Протеин TIM, който е отговорен за нормалния циркаден ритъм се изисква. Накрая той успя да покаже, че когато TIM е свързан към PER, двата протеина могат да влязат в ядрото на клетката. Там те блокират активността на гена на периода за затваряне на инхибиторната обратна връзка.

„Пробив в статистиката“

Откритията на призьорите бяха новаторски поглед върху принципите на биологичния часовник, отбелязва Нобелова фондация. В следващите години бяха обяснени и други молекулни компоненти на механизма, които обясниха неговата стабилност и функция.

Спечелилите награди също останаха на бала: те идентифицираха например допълнителни протеини, необходими за активирането на гена за периода, както и механизма, по който светлината синхронизира вътрешния часовник. След откритията на тримата победители, циркадната биология се превърна в силно динамично поле на изследване, с отражение върху нашето здраве и благополучие, както бе посочено в церемонията по награждаването.

(Фондация Нобел, 02.10.2017 - DAL)