Наблюдение за механизмом биологических часов в живых клетках

Циркадные часы работают не только в супрахиазматическом ядре мозга, но и почти во всех клетках тела. Молекулярные механизмы этих часов можно изучать вне организма, в культивируемых клетках.

Группа профессора Уэли Шиблера из Университета Женевы исследовала механизмы, лежащие в основе ритмичной транскрипции гена DBP. Учёные разработали метод для прямого наблюдения в микроскоп за тем, как молекулярные "шестерёнки" часов управляют активностью этого гена в отдельных живых клетках.

Транскрипционный фактор часов должен быть "принесён в жертву"

Исследователи создали клеточную линию с повторяющимися копиями гена DBP на хромосоме. Они показали, что суточная транскрипция DBP обусловлена ритмичным связыванием ключевого компонента часов — транскрипционного фактора BMAL1. Это первый случай, когда связывание транскрипционного фактора с циркадным геном удалось визуализировать в реальном времени в отдельных клетках.

К удивлению учёных, оказалось, что белок BMAL1 разрушается, стимулируя экспрессию гена DBP. BMAL1, связанный с геном DBP, деградирует с помощью протеасомы — внутриклеточной машины для разрушения белков.

Разрушение запускающего белка BMAL1 абсолютно необходимо для эффективной активации гена DBP. Другими словами, BMAL1 должен быть разрушен, выполняя свою работу.

При этом BMAL1 регулирует суточную активность многих других генов, не разрушаясь. Исследователи заметили, что гены, активация которых не связана с разрушением BMAL1, экспрессируются на много часов позже, чем ген DBP.

Эта работа предлагает правдоподобное объяснение загадке того, как один и тот же транскрипционный фактор, BMAL1, может задавать кардинально разные суточные циклы экспрессии генов.