5 (100%) 1 vote

Cykl dobowy

– czy mamy szansę nad nim zapanować?

Wiele czynników może rozregulować nasz zegar biologiczny – długi lot samolotem, późne Cykl-dobowywstawanie z łóżka, czy też nocne “wkuwanie” do egzaminu. Nasz codzienny naturalny rytm dnia nazywany jest cyklem dobowym – trwa on około 24 godzin. Cykl ten związany jest zarówno ze stanem fizycznym jak i psychicznym naszego organizmu i spowodowany jest naturalnymi zmianami pory dnia, a więc ze zmianami oświetlenia dochodzącymi do nas z środowiska. Cykl dobowy wpływa na wiele elementów związanych z naszym ciałem takich jak cykl wstawanie –spanie, temperaturę ciała i wydzielanie różnych hormonów do krwi. Zaburzony cykl dobowy może powodować różnego rodzaju zaburzenia takie jak bezsenność, cukrzycę czy otyłość. Zrozumienie sposobu funkcjonowania naszego zegara biologicznego często jest bardzo ważne w poszukiwaniu nowych leków na związane z tymi zaburzeniami choroby.

Już wcześniejsze badania doprowadziły do identyfikacji zestawu 4 najważniejszych genów zegara biologicznego – Cryptochromu, Periodu, CLOCK oraz BMAL1. Te 4 geny odpowiadają za rytmiczność procesów w naszym organizmie, jednak dokładna ich rola oraz ich mechanizm działania nie został jeszcze poznany. Poprzednie badania odkryły, że białko CLOCK oraz BMAL1 zgodnie odpowiadają za początkowe etapy. Białka te są czynnikami transkrypcyjnymi, które przyłączają się specyficznie do DNA i odpowiadają za kontrolę ekspresji genów. Odkryto, że CLOCK i BMAL1 tworzą kompleks, który przyłącza się do genów kodujących Cryptochromi Period i odpowiada za regulację ich ekspresji na początkowym jej etapie. Białka, które powstają w wyniku ekspresji tych ostatnich dwóch genów powodują zahamowanie syntezy białek CLOCK i BMAL1. Kiedy białka Period i Cryptochrom są degradowane, zegar biologiczny jest restartowany. Jest to tzw. sprzężenie zwrotne, a inhibicja tych białek trwa 24 h.

Naukowcy nie wiedzieli, co wpływa na degradację białka Period i Cryptochrom. Aby poznać ten temat lepiej, naukowcy „wyłączyli” geny obydwu tych białek w komórce. Kiedy dodano do komórki samo białko Period zaobserwowano, że nie ma on zdolności hamowania kompleksu CLOCK-BMAL1. W następnej próbie dodano samo białko Cryptochrom i okazało się, że białko to hamuje ekspresję CLOCK i BMAL1, ale inhibicja ta jest nieodwracalna, ponieważ nie ulega ono degradacji.
Następnie naukowcy dodali period do tej drugiej grupy komórek. Zaobserwowano, że białko Period powoduje usuwanie nie tylko białka Cryptochrom, ale również CLOCK i BMAL1. Doprowadza to do wzmocnienie degradacji białka Cryptochrom, uwalniając geny CLOCK i BMAL1 i powodując restart zegara biologicznego i przejście całego cyklu 24 godzinnego.
Naukowcom udało się poznanie działania całego zegara biologicznego I dzięki temu można będzie poszukiwać leków, które będą oddziaływały na te białka i sprawdzić jak można będzie ta wiedzę wykorzystać w przyszłości.

Kategorie: Inne