Учёные обнаружили механизм, регулирующий циркадные ритмы

Команда учёных из Duke-NUS Graduate Medical School Singapore и Университета Мичигана обнаружила молекулярный «переключатель», регулирующий циркадные часы организма и позволяющий им отсчитывать время. Этот переключатель может стать потенциальной мишенью для лекарств от расстройств циркадных ритмов, вызванных джетлагом, сменной работой или метаболическими нарушениями.

Как часы компенсируют температуру?

Циркадные часы (24-часовой цикл) синхронизированы с восходом и заходом солнца. Важно, что они относительно нечувствительны к небольшим изменениям температуры, иначе они могли бы спешить в жару или отставать на холоде. Загадкой оставалось, как часы компенсируют изменения температуры и поддерживают свою скорость.

Роль белка PER2 и фосфопереключателя

Белок Period2 (PER2) критически важен для определения времени сна и работы часов. Исследование, опубликованное 1 октября 2015 года в Molecular Cell, показало, что стабильность PER2 зависит от процесса фосфорилирования — добавления фосфатных групп в ключевых участках.

Учёные обнаружили, что фосфорилирование действует как «фосфопереключатель», который определяет две альтернативные судьбы для PER2: увеличение стабильности или ускорение деградации.

Чувствительность к температуре и метаболизму

Этот переключатель чувствителен к изменениям температуры и метаболическим сигналам, что позволяет точно настраивать скорость часов. Обычно скорость биохимической реакции растёт с температурой, и часы должны были бы ускоряться. Однако команда показала, что при более высоких температурах фосфопереключатель обеспечивает более медленную деградацию PER2, тем самым поддерживая постоянную скорость циркадных часов.

Значение открытия

• Потенциальная мишень для лекарств: Фосфопереключатель — новая цель для влияния на поведение часов, что может помочь в борьбе с последствиями джетлага, сменной работы и, возможно, сезонного аффективного расстройства.
• Математическая модель: Исследование предоставило математическую модель, точно предсказывающую поведение часов в разных условиях. Она поможет определить оптимальное время приёма препаратов для коррекции ритмов.

Дальнейшие шаги

Следующий этап — проверка предсказаний на животных моделях. Учёные планируют изучить роль фосфатаз и других киназ в регуляции циркадных часов. Их текущая гипотеза: взаимодействие этих систем регулирует цикл сна и бодрствования.