Новые синтезированные молекулы поворачивают биологические часы вспять

Ученые из Японии разработали новые молекулы, которые изменяют циркадный ритм, открывая путь к возможности управления джетлагом и улучшению лечения расстройств сна.

Негативные последствия джетлага и сменной работы можно было бы значительно уменьшить, если бы существовала возможность сбросить наш 24-часовой естественный циркадный или цикл сна/бодрствования. Исследователи из Института трансформативных биомолекул (ITbM) Университета Нагои сделали первый шаг в этом направлении, синтезировав молекулы, способные сокращать циркадный период. Эти молекулы действуют напрямую на один из наших "белков часов" под названием CRY.

Большинство живых организмов, включая человека, имеют биологические часы, которые сбрасываются каждые 24 часа, регулируя такие функции, как циклы сна/бодрствования и метаболизм. Когда этот цикл нарушается, как при джетлаге, возникают расстройства сна. Длительное недосыпание может повлиять на сердечно-сосудистую, эндокринную, иммунную и нервную системы с серьезными последствиями, включая гипертонию, ожирение и психические расстройства.

Наши биологические часы в основном управляются четырьмя белками-"главными регуляторами", которые работают в тандеме. CLOCK и BMAL1, объединяясь, способствуют выработке белков PER и CRY. Эти белки, в свою очередь, блокируют CLOCK и BMAL1, замыкая цикл. Этот цикл активации, производства и остановки/блокировки происходит раз в день и также находится под влиянием соединения под названием FBXL3, которое помечает CRY для деградации клеточными ферментами.

Молекула, открытая в 2012 году под названием KL001, удлиняет циркадный цикл, конкурируя с FBLX3 за то же место на белке CRY и предотвращая его деградацию. Тщательно проанализировав ее структуру, исследователи ITbM создали соединения, похожие на KL001, синтезировав таким образом первые молекулы, сокращающие циркадный ритм, которые нацелены на белок CRY.

Этот индивидуальный подход к дизайну молекул обладает большим потенциалом на будущее. Такаси Ёсимура, один из авторов статьи, говорит: "Мы надеемся, что сможем и далее использовать синтетическую химию для создания биологически активных молекул, способных контролировать циркадный ритм животных, и получить дальнейшее представление о механизме циркадных часов, что, несомненно, внесет вклад в медицинские приложения, производство продуктов питания и прогресс в исследованиях часов".