Древние внутренние часы организма не нуждаются в активности генов

21-10-2013

Две новые статьи в журнальчике Nature, размещенные учеными из институтов Кембриджа (Cambridge) и Эдинбурга (Edinburgh), обрисовывают механизм, управляющий внутренними часами всех форм жизни – от клеток организма человека до водных растений. Исследователи сделали вывод, что циркадные ритмы в клеточках человека ничем не отличаются от подобных ритмов у водных растений, и их появление относится к самому преждевременному периоду жизни на Земле.

Исследование ученых из Института метаболизма (Institute of Metabolic Science) Кембриджского института в первый раз выявило 24-часовой цикл в активности бардовых кровяных клеток. Это в особенности принципиально, потому что циркадные ритмы всегда числились связанными с ДНК и активностью генов, но – в отличие от большинства других клеток организма – эритроциты не имеют ДНК.

«Мы знаем, что часы есть во всех наших клеточках. Представьте, что бы мы делали без часов, провождающих нас в течение всего денька.

Клеточка окажется в том же положении, если у нее не будет часов, координирующих ее ежедневную активность», — гласит ведущий создатель статьи Акхилеш Редди (Akhilesh Reddy) из Института Кембриджа.
«Последствия этого для здоровья разнообразны.Ученые сделали вывод, что нетранскрипционных факторов достаточно для поддержания суточного цикла у эукариот, хотя они, обычно, функционируют в купе с транскрипционными компонентами.

«Это революционное исследование показывает, что внутренние часы организма – древний механизм, сохраненный в течение миллиарда лет эволюции. Они должны быть гораздо более важными и сложными, чем мы думали раньше.

Необходимо проделать еще очень большую работу, чтобы определить, как и почему они развились у человека – и, вероятнее всего, у всех других живых существ на Земле – и какую роль они играют в управлении нашим организмом», — говорит возглавлявший исследование Эндрю Миллар (Andrew Millar) из Школы биологических наук Эдинбургского университета.
Ученые установили ритм образования пероксиредоксинов у водорослей путем отбора проб через регулярные промежутки времени в течение нескольких дней.

Когда водоросли содержались в темноте, ДНК не проявляла активности, но их циркадные часы продолжали «тикать» без транскрипции генов. Предположение о том, что внутренние часы приводятся в действие генной активностью, оказалось несостоятельным, потому что и водоросли, и эритроциты способны поддерживать циркадные ритмы без нее.

Мы уже знаем, что нарушение ритмов – к примеру, вызванное посменной работой либо продолжительными перелетами, связано с метаболическими расстройствами, такими как диабет, проблемы с психическим здоровьем и даже рак. Углубляя наши знания о том, как эти суточные часы работают в клетках, мы надеемся, что их связь с этими и другими расстройствами станет яснее.

Это, в долгосрочной перспективе, приведет к новым методам терапии, о которых всего несколько лет назад мы не могли даже подумать».
Для своего исследования ученые, финансируемые Wellcome Trust, инкубировали очищенные эритроциты здоровых волонтеров в темноте при температуре тела и через регулярные промежутки времени в течение нескольких дней отбирали пробы.

Измеряя уровни биохимических маркеров — белков пероксиредоксинов, — вырабатываемых в больших количествах в крови, они обнаружили, что их синтез проходит 24-часовой цикл. Пероксиредоксины найдены практически у всех известных организмов.

Дальнейшее исследование, совместно проведенное университетами Кембриджа и Эдинбурга и Океанологической станцией в Баньюльс (Observatoire Oceanologique in Banyuls), Франция, обнаружило аналогичный 24-часовой цикл у морских водорослей, показав, что внутренние часы всегда были важны для организмов, в том числе и для древних форм.
Медицина 2.0 (www.med2.ru)

Читайте также: