Nové zariadenie pre vnútorné hodiny

Ako sú bio hodiny synchronizované s denným rytmom

Rezanie mozgom myši: Tučné modré zafarbenie naznačuje, kde je obzvlášť aktívny jeden z génov, ktoré kontrolujú vnútorné hodiny. © Oddelenie génov a správania / MPIbpc
čítať nahlas

Cesta cez niekoľko časových pásiem spôsobuje, že vnútorné hodiny sa zbláznia. Ona sa nemôže dostatočne rýchlo prispôsobiť odloženým dňom. Existujú nielen jeden, ale dva mechanizmy, ktoré synchronizujú biologické hodiny s denným rytmom. Medzinárodný výskumný tím to teraz zistil v novej štúdii na myšiach.

{1 l}

Biochronológovia objavili kontrolnú slučku pred rokmi. Tento klasický mechanizmus je založený na tom, ako sa určité gény prevádzajú na proteíny. V novom mechanizme spolupracujú iba proteíny. Vedecký tím vedec Gregor Eichele z Inštitútu Maxa Plancka pre biofyzikálnu chémiu v Göttingene teraz zistil, že špeciálny proteín hrá rozhodujúcu úlohu pri kontrole a regulácii vnútorných cirkadiánnych hodín cicavcov.

Hodinové svetlo

Každý cicavec vyladí svoje vnútorné hodiny denným rytmom. Hodiny sú slnečné svetlo. S tým cicavec synchronizuje, ako dlho vydrží a ako dlho je aktívny. Niektoré gény a proteíny regulujú tento cirkadiánny rytmus. Centrálnym miestom ich interakcie je suprachiasmatický jadro (SCN), oblasť v diencephalone, ktorá riadi rôzne telesné funkcie.

A tu je viac toho, čo si chronobiológovia doteraz mysleli. „Zaujíma nás najmä to, ako sa upravuje tento vnútorný pohyb, napríklad svetlo, “ hovorí Eichele. Vedci spoločnosti Max Planck objavili druhý mechanizmus, keď tak urobili, keď skúmali vnútorné hodiny myší. zobraziť

Pred tromi až štyrmi rokmi vedci navrhli, že viac nezávislých signálnych reťazcov reguluje, ako svetlo ovplyvňuje cirkadiánny rytmus. Doteraz však dokázali iba jeden. Tento klasický variant sa točí okolo Bio-Uhru tým, že určitý regulačný faktor riadi produkciu takzvaných periódových proteínov. Stáva sa to v dvoch krokoch: transkripcia, pri ktorej sa DNA prekladá do RNA, a translácia, ktorá vytvára RNA proteíny.

Eicheleho tím teraz objavil na myšiach mechanizmus, ktorý začína po transkripcii a translácii. Kľúčovú úlohu tu hrá enzýmová proteínkináza C alfa (PKCA), ktorá modifikuje iné proteíny. Keď sietnica zvierat všimne svetlo, vyšle nervový impulz do SCN, prepínacieho bodu Bio-Watchu. Tam sa potom PKCA dočasne viaže na proteíny periódy. Týmto spôsobom PKCA spomaľuje degradáciu tohto proteínu - a tak posúva biorytmus. „Toto stabilné párovanie je úžasné. Neočakávali sme to vôbec, “priznáva Eichele, pretože enzýmy sú inak veľmi krátke.

Proteínové koleso PKCA vo vnútorných hodinách

To on a jeho spolupracovníci zistili, keď preskúmali M use. U niektorých zvierat už predtým gén pre PKCA vypínali, iné mali nezmenený genetický materiál. Teraz, dve hodiny po zotmení, vedci rozsvietili svetlo v klietkach zvierat na takmer 15 minút. Svetlo signalizovalo nočným zvieratám, že je cez deň a oni musia spať. Potom odložili svoju aktívnu fázu dozadu a na druhý deň vyšplhali na svoje koleso. Myši s intaktným genetickým materiálom sa mohli lepšie prispôsobiť predpokladanému novému dennému rytmu ako myši bez génu PKCA.

„Naša štúdia ukazuje, že proteín PKCA je dôležitým regulátorom vnútorných hodín, “ hovorí Eichele. Presne ako svetlo zaisťuje, že sa PCKA viaže na bielkoviny periódy, je stále nejasné. Chronobiológovia si preto musia stále nájsť pár reťazí jemného pohybu.

(idw - MPG, 12.06.2007 - DLO)