20-часовые биологические часы превращают людей в «утренних жаворонков».

Мутации в определенных белках могут сократить наши биологические часы, что делает некоторых людей экстремальными «утренними жаворонками», говорят исследователи.

Это потому, что их внутренние часы работают по 20-часовому циклу, а не синхронизируются с 24-часовым циклом дня и ночи.

Это заставляет их вставать рано утром и рано ложиться спать. Исследование в eLife показывает, что тот же механизм молекулярного переключения, на который влияют эти мутации, действует на животных, начиная от плодовых мушек и заканчивая людьми.

Биологические часы являются врожденным устройством времени организма. Они состоят из специфических белков, называемых белками часов, которые взаимодействуют в клетках по всему организму. Биологические часы производят и регулируют циркадные ритмы — физические, психические и поведенческие изменения, которые следуют за ежедневным циклом.

Например, сон ночью и бодрствование днем ​​являются примером связанного со светом циркадного ритма. Многие люди с нарушениями фазы сна имеют изменения в своих белках часов. Как правило, мутации, которые заставляют часы работать короче, имеют эффект утреннего жаворонка, а мутации, которые заставляют часы работать дольше, имеют ярко выраженный эффект совы.

«В этом новом исследовании наша команда сосредоточилась на мутациях в белке, называемом казеинкиназой 1 (CK1), который регулирует основной белок синхронизации, называемый PERIOD (PER). Изменяющие часы мутации в CK1 были известны в течение многих лет, но было неясно, как они изменили синхронизацию часов», — говорит Раджеш Нарасимамурти, главный научный сотрудник программы Duke-NUS «Биология рака и стволовых клеток (CSCB)».

Совместно с учеными из Университета Калифорнии, Санта-Крус и Университета Калифорнии, Сан-Диего, команда провела структурный и биохимический анализ белков CK1 и PER, который показал, как работает коммутатор.

Результаты показывают, что CK1 может модифицировать любой из двух сайтов белка PER. Модификация одного сайта стабилизирует PER, а другая модификация вызывает его деградацию. Когда молекулярный переключатель, который контролирует количество белков PER, работает правильно, он генерирует 24-часовые колебания в биологических часах.

Команда показала, как мутации в самом CK1 или PER могут изменить баланс, способствуя деградации по сравнению со стабилизацией, тем самым нарушая биологические часы.

«Наши результаты дают механистическую основу для понимания по существу универсальной роли CK1 как регулятора эукариотических циркадных часов. Важно понимать, как эти синхронизирующие белки регулируют наши циркадные ритмы, потому что эти ритмы влияют не только на цикл сна, но почти на каждый аспект нашей физиологии», — говорит автор Дэвид Виршуп, директор программы Duke-NUS CSCB.

«Понимание этих молекулярных механизмов может позволить ученым разработать методы для вмешательства в часы, чтобы облегчить сбои, вызванные ли они унаследованными условиями или сменной работой или сменой часовых поясов».

«Нарушения сна могут привести к серьезным последствиям для здоровья и снизить качество жизни пострадавших людей в Сингапуре и за его пределами», — говорит Патрик Кейси, профессор и старший заместитель декана по исследованиям.

В настоящее время команда изучает, как изменить активность CK1 для изменения тактовой частоты. Эти исследования будут направлять поиск методов лечения, которые могут лечить нарушения ритма и нарушения сна.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

7 + девятнадцать =