Упрощённый метод оценки свойств синхронизации биологических часов

Многие организмы обладают циркадными часами (внутренними биологическими часами), которые помогают им адаптироваться к суточным изменениям окружающей среды, таким как свет и температура. Для синхронизации фазы часов (времени) с этими ритмами циркадные часы изменяют свою фазу в ответ на синхронизирующие стимулы, например, свет и температуру. Это называется фазовым откликом. Важно отметить, что величина этого отклика варьируется в зависимости от фазы, в которую получен стимул.

Эти разнообразные фазовые отклики в совокупности представлены на одном графике, называемом кривой фазового отклика (phase response curve, PRC), которая иллюстрирует взаимосвязь между циркадными часами и внутренними и внешними синхронизирующими стимулами. Однако традиционные методы получения PRC требуют множественных измерений фазового отклика на стимулы в разное время суток, что является трудоёмким и дорогостоящим процессом.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные адаптировали ранее разработанный метод оценки PRC, изначально использовавшийся для изучения циркадных часов растений, для применения к часам млекопитающих. Этот инновационный метод включает измерение фазового отклика на стимулы в десинхронизированном состоянии (также известном как сингулярный отклик, singularity response, SR), когда время каждой клетки различается. Это позволяет оценить характеристики реакции циркадных часов на различные стимулы.

Команда продемонстрировала, что SR можно наблюдать в культивируемых клетках мышей и крыс, и что PRC для температурных и химических стимулов можно оценить по одному измерению. Кроме того, измерения с использованием культур тканей, полученных от мышей, показали, что фазовый отклик на идентичные синхронизирующие стимулы варьируется в зависимости от типа ткани. Эти результаты могут быть применены для разработки терапевтических препаратов от джетлага и расстройств циркадного ритма.