Учёные расшифровали тиканье биологических часов

Исследователи из Калифорнийского университета в Мерседе сделали новый шаг к разгадке тайны биологических часов.

В исследовании, опубликованном 25 июня в Science Express (и вскоре выходящем в печати в журнале Science), группа под руководством профессора Энди ЛиВанга показала, как необычное движение одного белка запускает переход от ночных к дневным биологическим функциям у цианобактерий.

ЛиВанг изучает циркадные ритмы, регулирующие биологическую активность с периодом около 24 часов, на атомном уровне.

Цианобактерии — удобный объект для исследований из-за простоты их системы. Три белка, управляющие их "часами" — KaiA, KaiB и KaiC — можно собрать в пробирке, и они будут "тикать" в течение дней и недель.

Исследование показывает, что белок KaiB способен переключаться между двумя различными трёхмерными структурами (фолдами) — редкое свойство для белков. При смене фолда он связывается с KaiC и захватывает KaiA, инициируя переход циркадного цикла. Это связывает времязадающую и сигнальную функции осциллятора бактерий.

Как фотосинтезирующему организму, цианобактериям нужен солнечный свет. Сигналы от часов подготавливают их к рассвету каждый день. Необычное свойство метаморфозы KaiB играет в этом ключевую роль.

"Если смешать белки часов цианобактерий в пробирке с источником энергии, пробирка буквально начинает тикать. По ней можно определять время", — сказал ЛиВанг.

В команду вошли исследователи из UC Merced, UC San Diego, UC Davis и Чикагского университета.

ЛиВанг получил более $2 млн грантов от ВВС США, Армии США и NIH для продолжения изучения работы циркадных часов. Военные заинтересованы в минимизации проблем со здоровьем, связанных с джетлагом, и максимизации работоспособности солдат, развёрнутых по всему миру.

Публикация в Science — первая для факультета естественных наук UC Merced, где профессор указан в качестве корреспондирующего автора оригинального исследования.