Циркадные ритмы обеспечивают клетки энергией во время голодания

Исследователи из Северо-Западного университета обнаружили новый механизм клеточных часов, который подготавливает митохондрии — клеточные «энергостанции» — к правильному использованию накопленного топлива в периоды, когда мы не едим.

Ключевой механизм: «спичка» и «кремень»

Учёные выявили, что циркадные часы поставляют «спичку» для розжига митохондриальной «печи». На кончике этой спички находится критически важное соединение NAD⁺. Оно взаимодействует с ферментом Sirtuin 3 в митохондриях, который действует как «кремень», чтобы запустить процесс сжигания энергии. Без работающих часов у животного этот процесс не «зажигается», и оно не может метаболизировать запасённую энергию.

Результаты исследования

Исследование на мышах показало, что циркадные часы создают колебания энергетической мощности митохондрий через ритмичную регуляцию биосинтеза NAD⁺. Это позволяет предвосхищать суточный цикл голодания/приёма пищи и предотвращать «голодание» клетки ночью.

У мышей с отключёнными часами обнаружились дефекты в митохондриях: они не могли метаболизировать запасённую энергию и не имели резерва для предотвращения истощения ATP (аденозинтрифосфата) — основной энергетической «валюты» клетки.

Восстановление функции

Исследователи также показали, что при нарушении циркадных ритмов, ведущем к нехватке NAD⁺, можно восстановить функцию митохондрий с помощью добавок NAD⁺.

Значение работы

Результаты, опубликованные 19 сентября в журнале Science, расширяют понимание молекулярных путей, связывающих циркадные часы с метаболизмом. Они показывают, что часы обеспечивают буфер, стабилизирующий клетку при переходе между состояниями питания и голода. Эти знания могут быть полезны для разработки терапии метаболических расстройств, связанных с нарушением циркадных ритмов, включая диабет.