Международная команда ученых выяснила, как устроена кнопка сброса наших биологических часов. Результаты исследования указывают на потенциально терапевтическую цель целого ряда заболеваний, от расстройств сна до других поведенческих, когнитивных и метаболических нарушений, которые обычно ассоциируются с биоритмом, сменной работой и воздействием света в ночное время, а также с психоневрологическими расстройствами, такими как депрессия и аутизм.
В исследовании, опубликованном 27 апреля в «Nature Neuroscience», авторы, во главе с исследователями из университетов McGill и Concordia, в Монреале, сообщают, что часы организма обнуляются, когда происходит смешение фосфата с ключевым белком в головном мозге. Процесс «фосфорилирования» осуществляется под воздействием света. В действительности, свет стимулирует синтез специфических белков, называемых period proteins, которые играют главную роль в сбросе биологических часов, таким образом, синхронизируя ритм часов с циклами, вызванными внешними условиями (экологические ритмы).
О циркадных ритмах
"Это исследование впервые показывает механизм, объясняющий, как свет регулирует синтез белка в мозге, и как это влияет на функцию циркадных часов, " - говорит старший автор Наум Соненберг, профессор кафедры биохимии университета Макгилла.
Для изучения механизма внутренних часов, исследователи мутировали белок, известный как eIF4E в мозге лабораторной мыши так, чтобы он не фосфорилировался. Поскольку все млекопитающие имеют подобные биологические часы, эксперименты на мышах дают представление о том, что случится, если функция этого белка в организме человека будет заблокирована.
Запуск часов сначала
Мышей поместили в клетки, оборудованными колесами для бега. По записи и анализу текущей деятельности животных, ученые смогли изучить ритмы циркадных часов у генетически измененных мышей.
Итог: генно-измененные мыши реагируют менее эффективно, чем обычные на сбрасывающее влияние света. Мутированные мыши не смогли синхронизировать биологические часы тела с рядом циклов смены света и темноты - например, например, 10,5 часов света сменялись 10,5 часами темноты, вместо 12-часовых циклов, которым обычно подвергаются лабораторные мыши.
"Хотя мы не можем предсказать временной график для этих результатов, чтобы получить возможность их клинического использования, наше исследование открывает новое окно для манипулирования функции циркадных часов", говорит Жуйфэн Цао, постдокторант научно-исследовательской группы доктора Sonenberg и автор исследования .
Для соавтора работы профессора Шимона Эмира исследование может открыть путь к устранению проблемы в ее источнике.
«Иногда разрушение циркадных ритмов неизбежно, но это может привести к серьезным последствиям. Данное исследование демонстрирует важность биологических часов и циркадных ритмов для нашего благосостояния. Мы совершили важный шаг на пути к способности перезагрузки внутренних часов и улучшению здоровья тысяч людей»,- выступил ученый.