28 апреля отмечается День обнаружения гена биологических часов

????28 апреля отмечается День обнаружения гена биологических часов

Учёные из Института биологических исследований Солка идентифицировали новый компонент биологических часов – ген, ответственный за их ежедневный запуск. Открытие этого нового гена и механизма его действия может объяснить генетические основы бессонницы, старения и хронических заболеваний, таких как рак и диабет, и, в конечном итоге, привести к разработке новых препаратов для лечения этих болезней.

В статье, опубликованной в журнале Science, ученые из Института Солка и их коллеги из Университета Макгилла и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Иешива-университета описывают, как ген KDM5A кодирует белок JARID1a, служащий выключателем-активатором биохимической схемы, поддерживающей наши циркадные ритмы.

Это открытие восполняет недостающее звено в молекулярном механизме, контролирующем наш ежедневный цикл сна-бодрствования. Центральную роль в наших биологических часах играет белок PERIOD (PER). Его количество в каждой клетке нашего организма увеличивается и уменьшается каждые 24 часа. Наши клетки говорят организму, когда спать или бодрствовать, используя его в качестве индикатора времени суток.

Падение уровней белка PER заставляет наши биологические системы «сбавить обороты»: понижается кровяное давление, сокращается частота сердечных сокращений, замедляются умственные процессы. Но, до сих пор, точная природа ночного затормаживания функций многих систем оставалась загадкой.

По мнению исследователей, роль молекулярного «призыва горна» для клеток и органов снова вернуться к работе с наступлением утра принадлежит ферменту JARID1a. Изучая генетические механизмы, лежащие в основе циркадных ритмов в человеческих клетках и в клетках мышей и плодовых мушек, ученые установили, что JARID1a необходим для нормального цикла как на клеточном уровне, так и с точки зрения повседневного поведения организмов.

Для подтверждения своих открытий учёные использовали клетки генетически модифицированных мышей и плодовых мушек с отсутствием гена, кодирующего JARID1a. Возвращение этого гена в ДНК плодовых мушек ослабило тормоз HDAC1, и мушки вернулись к нормальному циклу. Биологические часы нормально заработали и в мышиных клетках, обработанных препаратом, имитирующим действие JARID1a.

Теперь, когда ученые понимают, почему мы просыпаемся каждый день, они могут изучить роль фермента в развитии бессонницы и хронических заболеваний и, возможно, использовать его в качестве мишени новых лекарственных препаратов.

Например, возрастная поломка биологических часов часто заставляет пожилых людей страдать от бессонницы. Существуют убедительные доказательства и того, что люди, работающие в режиме, нарушающем их 24-часовой цикл сна и бодрствования, подвержены гораздо большему риску развития определённых заболеваний.

С точки зрения развития заболеваний значение биологических часов, скорее всего, объясняется их постоянным влиянием на метаболический цикл. Клеточные метаболические циклы имеют базисное значение для нормальной работы генетических механизмов, контролирующих рост и деление клеток – как при нормальном, так и при раковом их развитии.

Клеточные механизмы диабета, еще одной хронической болезни, также тесно связаны с метаболическими циклами, контролируемыми биологическими часами. Например, преобразование сахаров в жиры, которое в норме происходит только в определенное время суток, при диабете, как представляется, идет постоянно. Это позволяет предположить, что биологические часы больных диабетом выходят из-под контроля.