Ученые выяснили, как сбрасывать циркадные часы

Международная группа ученых выяснила, как выглядит кнопка сброса внутренних (их еще называют биологическими или циркадными) часов организма.

Результаты исследования указывают на потенциальную терапевтическую цель для лечения целого спектра недомоганий, от расстройств сна до поведенческих, когнитивных и метаболических отклонений, которые обычно связывают с джетлагом, работой в ночную смену и подверганием свету в ночное время, а также с психоневрологическими расстройствами, такими как депрессия или аутизм.

В исследовании, опубликованном в издании Nature Neuroscience, авторы во главе с исследователями из университета Макгилла и университета Конкордии сообщили, что часы организма перезагружены, когда фосфат сочетается с ключевым белком в мозге. Этот процесс, известный как фосфорилирование, активируется светом. На самом деле свет стимулирует синтез специфических белков, отвечающих за биоритмы организма, под названием period circadian proteins. Эти белки играют основную роль в сбросе биологических часов, а потому синхронизируют ритм часов с ежедневными экологическими циклами.

Лучшее понимание циркадных ритмов

Исследование впервые демонстрирует механизм, который объясняет, как свет регулирует синтез белка в мозге, и как это влияет на функцию циркадных часов, отметил старший автор работы профессор Наум Соненберг.

Чтобы исследовать механизм внутренних часов, исследователи видоизменили белок eIF4E в мозге лабораторной мыши так, чтобы его нельзя было фосфорилировать. Поскольку подобные внутренние часы есть у всех млекопитающих, эксперименты на мышах позволяют получить общее представление о том, что случится, если функция этого белка будет заблокирована.

Запуск часов сначала

Мышей поместили в клетки, оборудованные колесами для бега. Фиксируя и анализируя бег животных, ученые сумели исследовать ритмы циркадных часов у генетически измененных мышей.

Выяснилось, что измененные мыши реагируют менее эффективно, чем обычные мыши, на сбрасывающий эффект света. Мутанты не могли синхронизировать биологические часы с рядом циклов смены света и темноты, например, когда 10,5 часов света сменялись 10,5 часами темноты, вместо обычных 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 управления функциями циркадных часов», сообщил постдок Рю Фень Као.

Для соавтора работы профессора Шимона Эмира исследование может открыть путь к таргетированию 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 многих людей», заключил ученый.