Shved tilida tik-tok. Sirkadiyalik ritmlar uchun Nobel mukofoti. Fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti. Dosye

Xullas, ilm o‘rganayotgan yoki u haqida gapirib, yozayotganlar uchun yilning eng muhim haftasi yetib keldi. An'anaga ko'ra, oktyabr oyining birinchi haftasida Nobel qo'mitasi Nobel mukofoti laureatlarini e'lon qiladi. Va an'anaga ko'ra, biz birinchi bo'lib fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha mukofot laureatlarini tan olamiz (ha, negadir rus tilida bu ittifoq "va" ga aylandi, lekin to'g'ri - biri yoki boshqasi).

2017 yilda ushbu mukofotlarni topshiruvchi Karolinska instituti barchani hayratda qoldirdi. Hech kimga sir emaski, ko'plab ekspertlar va agentliklar laureatlar haqida bashorat va bashorat qilishadi. Bu yil birinchi marta Thomson Reyters agentligidan ajralib chiqqan Clarivate Analytics agentligi bashorat qildi. Tibbiyot sohasida ular Lyuis Kantlining saraton va diabet rivojlanishi uchun mas'ul bo'lgan oqsilni, Karl Fristonni neyroimaging texnikasini va turmush o'rtoqlar Yuan Chan va Patrik Murni gerpes virusini kashf etishda g'alaba qozonishini bashorat qilishdi. Bu Kaposi sarkomasini keltirib chiqaradi.

Biroq, kutilmaganda hamma uchun uchta amerikalik sirkadiyalik ritmlarning molekulyar mexanizmlarini - odamlar, hayvonlar va o'simliklarning ichki molekulyar soatlarini kashf etgani uchun mukofotga sazovor bo'ldi (bu umuman kutilmagan emas edi). Ha, deyarli barcha tirik mavjudotlar. Xuddi shu narsa bioritmlar deb ataladi.

Nyu-Yorkdagi Rokfeller universitetidan Maykl Yang, Brandeys universitetidan Maykl Rosbash va Meyn universitetidan Jeffri Xoll nimani kashf etdilar?

Boshlash uchun, buni aytaylik sirkadiyalik ritmlar(Lotin tilidan circa - atrofida va diem - kun) ular OCHMAGAN. Buning birinchi maslahatlari qadimgi davrlarda paydo bo'lgan (va ajablanarli emas, biz hammamiz kunduzi uyg'oqmiz va kechasi uxlab qolamiz). Ichki soatning ishlashi uchun mas'ul bo'lgan gen ham bizning qahramonlarimiz tomonidan kashf qilinmagan. Ushbu tajribalar seriyasi mevali chivinlar ustida Seymur Benzer va Ronald Konopka tomonidan amalga oshirildi. Ular mutant chivinlarni topishga muvaffaq bo'lishdi, ularda sirkadiyalik ritmlarning davomiyligi tabiatda (yoki odamlar kabi) 24 soat emas, balki 19 yoki 29 soat yoki umuman kuzatilmagan. Aynan ular ritmlarni "boshqaruvchi" davr genini kashf etganlar. Ammo afsuski, Benzer 2007 yilda, Konopka 2015 yilda Nobel mukofotini kutmasdan vafot etdi. Bu ko'pincha fanda sodir bo'ladi.

Shunday qilib, davr genining o'zi yoki PER sirkadiyalik ritmlar orkestrini boshqaradigan PER oqsilini kodlaydi. Lekin u buni qanday qiladi va barcha jarayonlarning tsiklik tabiatiga qanday erishiladi? Xoll va Rosbash PER oqsili hujayra yadrosiga kirib, o'z genining ishini blokirovka qiladigan gipotezani taklif qildi (esda tutganimizdek, genlar faqat oqsillarni yig'ish uchun ko'rsatmalardir. Bir gen - bitta protein). Lekin bu qanday sodir bo'ladi? Jeffri Xoll va Maykl Rosbash PER oqsili hujayra yadrosida bir kechada to'planib, kun davomida iste'mol qilinishini ko'rsatdi, ammo ular u erga qanday erishganini tushunishmadi. Va keyin uchinchi laureat Maykl Yang yordamga keldi. 1994-yilda u boshqa bir genni kashf etdi, u ham oqsilni kodlaydi - TIM. Aynan Young PER hujayra yadrosiga faqat TIM oqsili bilan qo'shilib kirishi mumkinligini ko'rsatdi.

Shunday qilib, keling, birinchi kashfiyotni umumlashtiramiz: davr geni faol bo'lganda, yadroda PER proteinining xabarchi RNKsi ishlab chiqariladi, u model sifatida ribosomada oqsil hosil qiladi. Ushbu xabarchi RNK yadrodan sitoplazmaga chiqib, PER oqsilini ishlab chiqarish uchun shablonga aylanadi. Keyin halqa yopiladi: davr genining faolligi bloklanganda PER oqsili hujayra yadrosida to'planadi. Young DBT oqsilini kodlaydigan, PER oqsilining to'planishini "sozlash" va uni vaqt o'tishi bilan o'zgartirishi mumkin bo'lgan yana bir genni kashf etdi - doubletime. Aynan shu tufayli biz vaqt mintaqasidagi o'zgarishlarga, kun va tun uzunligiga moslasha olamiz. Ammo - agar biz kechayu kunduzni juda tez o'zgartirsak, sincap reaktivni ushlab turolmaydi va jet lag paydo bo'ladi.

Eslatib o‘tamiz, 2017-yilgi mukofot so‘nggi 117 yil ichida qaysidir ma’noda uyqu-uyg‘onish davri bilan bog‘liq bo‘lgan birinchi mukofotdir. Benzer va Konopkaning kashfiyotidan tashqari, sirkadiyalik ritmlar va uyqu jarayonlarining boshqa tadqiqotchilari o'z mukofotlarini olishmadi, masalan, xronobiologiya asoschilaridan biri Patrisiya DeKorsi, uyquning "tezkor" fazasini kashf etgan Yevgeniy Azerinskiy, olimlardan biri. somnologiyaning otalari Nathaniel Kleitman... Xo'sh, hozirgisini nima deb atash mumkin Nobel qo'mitasining qarori bu sohada ishlayotgan har bir kishi uchun ahamiyatlidir.

Stokgolmda fiziologiya va tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti laureatlari e’lon qilindi. Bu gal mukofot Jeffri Xoll, Maykl Rosbash, Maykl Yangga sirkadiyalik ritmlar asosida yotuvchi molekulyar mexanizmlar - deyarli barcha tirik mavjudotlarga xos bo'lgan tananing turli parametrlarining kunlik tebranishlarini kashf etgani uchun berildi. G‘olibning e’lon qilinishi Nobel qo‘mitasi saytida jonli efirda namoyish etildi. Mukofotlanganlar faoliyati haqida batafsil ma’lumotni Nobel qo‘mitasining press-relizida topish mumkin.

Tadqiqotchilar mustaqil ravishda meva pashshasini kashf qilishdi Drosophila melanogaster gen va oqsil davr, uning konsentratsiyasi har 24 soatda o'zgarib turadi va hayvonning "biologik soati" ning ishlashini belgilaydi.

Sirkadiyalik ritmlar (lotincha so'zlardan taxminan Va dam, bu taxminan "kun davomida" deb tarjima qilinadi), ko'pincha biologik soat deb ataladi, bakteriyalar, zamburug'lar, o'simliklar va hayvonlarda topilgan va biokimyoviy osilator, ya'ni. muntazam tebranish tizimi. Biologik soat nafaqat uyqu va uyg'onishning almashinishini, balki ovqatlanish xatti-harakatlarini, sutemizuvchilarda qon bosimini va gormonlar (xususan, kortizol va melatonin) kontsentratsiyasini ham tartibga soladi. "Ichki" tabiatiga qaramay, soatning faoliyati tashqi omillar bilan tartibga solinadi, ularning asosiysi yorug'likdir.

Birinchi marta sirkadiyalik ritmlarni buzadigan mutatsiyalar (soat mutatsiyalari) Ronald Konopka va Seymur Benzer tomonidan kashf etilgan - ularning rejimi buzilgan pashshalar tasvirlangan nashri 1971 yilda nashr etilgan (ikkalasi ham tadqiqotchi allaqachon vafot etgan va mukofot vafotidan keyin berilmaydi). . Olimlar mutatsiyalar to'plangan joylashuvga tegishli nom (davr) qo'ydilar.

Biologik soatni molekulyar darajada chuqurroq o'rganish 1980-yillarda Rokfeller universiteti va Xoll va Rosbash ishlagan Brandeys universitetidagi Young laboratoriyasida boshlangan. Hozirgi Nobel mukofoti laureatlari gen koordinatalarini mustaqil ravishda aniqladilar davr va uning nukleotidlar ketma-ketligi.

Xoll va Roubash gen mahsulotini aniqlay olishdi davr- PER protein. Bu oqsil kechasi to'planadi va kunduzi parchalanadi. PER protein kontsentratsiyasining o'zgarishi pashshalarning sirkadiyalik ritmlariga to'g'ri keldi. Ma'lum bo'lishicha, PER o'z genining ifodasini tartibga soladi, ammo buning uchun unga sherik kerak - gen tomonidan kodlangan TIM oqsili abadiy. Maykl Yang o'z ishida ushbu genni aniqladi va PER va TIM oqsillari majmuasi yadroga qanday kirib borishini va gen faolligini blokirovka qilishini ko'rsatdi. davr.

Gen aniqlangandan keyingi 30 yil ichida davr Drosophilada o'nta gen topildi, ularning ishi sirkadiyalik ritmlarni to'liq belgilaydi. O'nta gendan oltitasi Rokfeller universitetidagi Young laboratoriyasida topilgan. Shuningdek, Drosophila miyasidagi genlarning deyarli etti foizi sirkadiyalik ritmdagi tebranishlarga ko'ra ifodalanganligi ko'rsatildi.

Nobel qo'mitasi g'oliblarni nomzodlar ro'yxatidan, jumladan 361 nafar taniqli olimlardan tanladi. Jurnalistlar va Clarivate Analytics agentligining laureatlarni ilmiy ishlarining iqtibos indeksiga ko‘ra bashorat qilgan prognozlariga ko‘ra, bu yilgi mukofot saraton rivojlanishi mexanizmlarini o‘rgangani yoki immuno-onkologiya sohasidagi ishlanmalar uchun berilishi mumkin. Antikorlar asosida saraton kasalligini davolash uchun dori-darmonlarni yaratishga imkon bergan kashfiyotlar. Biroq, bashoratchilar yana xato qilishdi. Ushbu prognozning asosi Nobel qo'mitasi fundamental kashfiyotlar uchun mukofotlarni amaliy ishlanmalar uchun mukofotlar bilan almashtirishi kerak degan taxmin edi.

Daria Spasskaya

2017-yilda fiziologiya yoki tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti amerikalik professorlar Jefri Xoll, Maykl Rosbash va Maykl Yangga berildi. Ular tananing sirkadiyalik ritmlarini tartibga soluvchi mexanizmni, ya'ni uyali soatni o'rganishdi. Nobel qo'mitasi eksperti laureatlarni tanishtirar ekan, bu muammoning o'zi yangilik emasligini ta'kidladi. 18-asrda frantsuz olimi ertalab ochilib, kechasi yopiladigan ba'zi gullarga e'tibor qaratgan. Biolog bir necha kun davomida butunlay qorong'ilikda gullarni joylashtirish orqali tajriba o'tkazdi. Va ular xuddi o'zlari kabi harakat qilishdi tabiiy sharoitlar. Xuddi shunday manzara boshqa o'simliklar va hayvonlarni o'rganishda ham kuzatildi. Keyin birinchi marta tirik organizmlarning ichki soati haqida gipoteza ilgari surildi. Ularning mohiyati nimada?

Har birimiz oddiy soat nima ekanligini bilamiz, biz mayatnik yordamida vaqtni o'lchaymiz. Ammo ma'lum bo'lishicha, deyarli barcha tirik mavjudotlarning o'ziga xos ichki soatlari bor va mayatnik o'rniga bizda kunduz va tunning o'zgarishi "ishlaydi", bu Yerning o'z o'qi atrofida aylanishining natijasidir ", dedi professor. Skolkovo fan va texnologiya instituti va Rutgers universiteti professori RG muxbiriga Rossiya Fanlar akademiyasining molekulyar genetika instituti va Rossiya Fanlar akademiyasining Gen biologiyasi instituti laboratoriya boshlig'i Konstantin Severinov ma'lum qildi. - Hayotning boshidanoq barcha tirik mavjudotlar bunday o'zgarishlarga moslashishi kerak edi. Har qanday organizmning har bir hujayrasida bu kichik soatlarni yoqing. Va ular bilan yashang. Ularning "ko'rsatmalariga" muvofiq, fiziologiyangizni o'zgartiring - yuguring, uxlang, ovqatlaning va hokazo.

Hozirgi laureatlar 70-yillarning oxirida ushbu soatlarning ichiga qarashga va ular qanday ishlashini tushunishga qaror qilishdi. Buning uchun ular mevali chivinlarni o'rganishdi va ularning uyqu va uyg'onish davrlari o'zgargan mutatsiyaga ega hasharotlarni tanladilar. Aytaylik, ba'zilari butunlay tasodifan uxladilar. Shunday qilib, tsikllarning to'g'ri va muvofiqlashtirilganligini ta'minlash uchun mas'ul bo'lgan genlarni aniqlash mumkin edi.

Va keyin olimlar bu soatlarning molekulyar fonini aniqladilar, - deydi Severinov. - Aniqlangan genlar ma'lum oqsillarni ishlab chiqarishni shunday nazorat qiladiki, ular kechasi to'planib, kunduzi parchalanib ketadi. Aslida, konsentratsiyadagi bunday tebranishlar tanamizdagi o'ziga xos mayatnikdir. Va shunga qarab, hujayrada turli xil genlar faollashadi, ular oxir-oqibat ko'plab jarayonlarni boshqaradi.

Shunda olimlar aynan bir xil mexanizm nafaqat pashshalarda, balki barcha tirik mavjudotlarda ishlashini aniqladilar. Bu tanadagi vaqtni hisoblash uchun tabiat tomonidan ixtiro qilingan. Ushbu kashfiyotning amaliy ahamiyati aniq, masalan, ko'plab ruhiy kasalliklar sirkadiyalik tsikl tizimidagi buzilishlar tufayli uyqu buzilishi bilan bog'liq.

Ushbu mukofotni baholashda bir qator ekspertlar bu "xotirjam mukofot" ekanligini, agar u bir necha o'n yillar oldin qilingan bo'lsa ham, jahon ilm-fani portlashiga aylanmasligini ta'kidladilar. Qolaversa, eski asarlarni taqdirlash trendga aylanib bormoqda. Shu bilan birga, Nobel qo'mitasi bumga aylangan genomni tahrirlash bo'yicha shov-shuvli ishlardan o'tdi. so'nggi yillar. "Men bu fikrga qo'shilmayman, - deydi Severinov, "Genomni tahrirlash o'z mukofotini oladi va bu aniq kashfiyot emas, balki genetik texnikadir dunyo ishlaydi.

Qayd etish kerakki, 2002 yildan beri laureatlarni bashorat qilib kelayotgan va laureatlarni raqobatchilariga nisbatan ko‘proq taxmin qilib kelayotgan Thomson Reuters agentligining bashorati bu safar noto‘g‘ri chiqdi. Ular saraton muammolari ustida ishlaydigan amerikalik olimlarga pul tikishdi.

Taqdirlash marosimi an’anaga ko‘ra 10 dekabr, Nobel mukofotlari asoschisi, shved tadbirkori va ixtirochi Alfred Nobel (1833-1896) vafot etgan kuni bo‘lib o‘tadi. 2017 yilgi Nobel mukofoti to‘qqiz million shved kroni (million AQSh dollari)ga teng.

Jeffri Xoll 1945 yilda Nyu-Yorkda tug'ilgan va 1974 yildan beri Brandeys universitetida ishlaydi. Maykl Rosbash Kanzas shahrida tug'ilgan, shuningdek, Maykl Yang 1945 yilda Mayamida tug'ilgan va Nyu-Yorkdagi Rokfeller universitetida ishlaydi .

2017 yil uchun fiziologiya yoki tibbiyot bo'yicha Nobel mukofoti laureatlari. Ular amerikalik tadqiqotchilar Jeffri Xoll, Maykl Rosbash va Maykl Yang edi. Mukofot "sirkadiyalik ritmlarni boshqarishning molekulyar mexanizmlarini kashf etgani uchun" beriladi. Bu qanday ritmlar va ularni qanday mexanizmlar boshqaradi? Nima uchun bu juda muhim?

- Kech keldi. Shahar uxlab qoladi, mafiya uyg'onadi.

Tirik mavjudotlarning faoliyati kunning vaqtiga bog'liqligi azaldan ma'lum. Hamma biladiki, sigirlar kunduzi o‘tlaydi, ertalab xo‘roz qichqiradi, mushukchalar tungi soat ikkilarda uxlab yotgan odamlarning tovonidan ushlaydi. Bir hujayrali siyanobakteriyalardan tortib ulkan ko'p tonnalik kitlar va ko'p asrlik daraxtlargacha bo'lgan barcha turdagi tirik mavjudotlarda faoliyat davrlari dam olish davrlari bilan almashtiriladi, kunning ma'lum vaqtlarida ma'lum gormonlar ajralib chiqadi, barglar burishadi va ochiladi. soat mexanizmi. Lekin bu qanday soat? Ularning tabiati qanday? 300 yil davomida odamlar bu savollarga javob berishga harakat qilgan ko'plab nusxalar buzilgan. Bu yilgi Nobel mukofoti sirkadiyalik ritmlarni belgilovchi mexanizmlar fanini "oldin" va "keyin" ga ajratadigan, hatto oxiri bo'lmasa ham, hech bo'lmaganda qalin chiziqni qo'ygan odamlarga munosib ravishda berildi.

Fon

Bu davriy faoliyat qayerdan keladi, degan savolga eng mantiqiy javob ko'rinadi quyosh soati. Xuddi quyosh ko'tariladi, "kunduzgi" turlarning faolligi oshadi va "tungi" turlarning faolligi pasayadi. Asosiy regulyator yorug'lik, shuningdek, unga hamroh bo'lgan omillar - haroratning ko'tarilishi va pasayishi, shamol yo'nalishining o'zgarishi va hamma narsa bir xil ruhda. Ushbu paradigma qadimgi rimliklar tomonidan faol ishlatilgan, ularning kuni quyosh ufqdan ko'tarilgan paytda, tun esa quyosh botganda boshlangan. Kecha ham, kunduz ham 12 soatdan iborat bo'lganligi sababli, rimliklar uchun bir soatning uzunligi tungi soat yoki kunlik soat bo'lganiga ham, yilning vaqtiga ham bog'liq edi.

Birinchi bo'lib tekshirish kerak tashqi omillar tirik mavjudotlar faoliyatini aniqlash, frantsuz astronomi Jan-Jak de Mero 18-asr boshida boshlangan. U namunali organizm sifatida kun va tunning o'zgarishiga juda aniq ta'sir ko'rsatadigan mimozadan foydalangan - kunduzi uning mayda nozik barglari quyosh tomon buriladi, qorong'ida esa ular buklanadi va pastga tushadi. De Mero mimozani qorong'i qutiga solib, hayrat bilan kuzatdi, chunki u taxminan bir hafta davomida yorug'lik stimulyatsiyasining yo'qligiga qaramay, barglarini o'z vaqtida yig'ish va ochishda davom etdi (1-rasm). Shunga asoslanib, u bu jarayonning ritmi tashqaridan emas, balki ichkaridan o'rnatiladi, degan taxminni ilgari surdi.

1-rasm. De Mero tajribasi. Astronomning ta'kidlashicha, mimoza ertalab barglarini ochish va kechasi quyosh nuriga ta'sir qilmasdan ham ularni orqaga qaytarish qobiliyatini saqlab qoladi.

Bunday hollarda ko'pincha sodir bo'lganidek, yangi hodisa hozircha unutilgan va 20-asrning boshlarida qayta kashf etilgan. Ko'p o'n yillar davomida "ichki soat" va "atrof-muhit omillari" mafkurachilari o'rtasida qizg'in bahs-munozaralar bo'lib, 1971 yilda Kaliforniyalik olimlarning yutuqli maqolasi nashr etilgunga qadar, ular sirkadiyalik ritmlarning tabiatda genetik ekanligini ko'rsatdilar. Bu g'oya ahamiyatsiz emas, chunki hatto "ichki soat" tarafdorlari, agar ular genetik xususiyatga ega bo'lsa, unda ishtirok etadigan genlar soni juda ko'p bo'lishi kerak va mutatsiyalar bu xususiyatga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi, deb ishonishgan.

Drosophila mevali chivinlari namuna sifatida ishlatilgan. Bu yovvoyi vaqt edi, kuchaytirgichlar va sekvenserlar hali ixtiro qilinmagan va laboratoriyalarda pipetkalar o'rniga tosh boltalar mavjud edi. Tajribachilar mutagenlarni chivin tuxumlariga quyib, tasodifiy genlarning o'zgarishiga olib keldi. Va ular uch xil "ritmik" mevali chivinlarni olishga muvaffaq bo'lishdi. Birinchi qatorda sirkadiyalik ritm 28 soat davom etgan, ikkinchisi - 19 soat, uchinchisida, odatda, ritmik parametrlar hech qanday sezilarli tsiklga umuman bo'ysunmagan (2-rasm). Klassik genetik usullardan foydalangan holda keng qamrovli tadqiqotlar natijasida tadqiqotchilar o'zgarishlar uchun mas'ul bo'lgan hududni mahalliylashtirishga muvaffaq bo'lishdi. Bu jinsiy X xromosomadagi gen bo'lib chiqdi, unga nom berilgan davr. O'sha paytda molekulyar usullar mavjud bo'lmaganda, oldinga siljish mumkin emas edi. Bu qanday gen va qanday ishlashi sirligicha qolmoqda.

Shakl 2. Sirkadiyalik ritmlari buzilgan mutant mevali chivinlar. Gendagi turli mutatsiyalar davr sirkadiyalik tsiklning davomiyligini yuqoriga yoki pastga o'zgartirishi yoki hatto uni butunlay yo'q qilishi mumkin.

Nega Nobel mukofoti berildi?

1980-yillarning o'rtalarida, tosh boltalar allaqachon fonga o'tib ketgan va birinchi kuchaytirgichlar biologlar laboratoriyalarida qo'rqoqlik bilan ildiz otgan paytda, Qo'shma Shtatlarda ikki guruh sirkadiyalik ritmlar muammosi ustida ishlagan. Birinchisi, Jeffri Xoll va Maykl Rosbash rahbarligida Massachusets shtatidagi Brandeys universitetida, ikkinchisi Maykl Yang rahbarligida Nyu-Yorkdagi Rokfeller universitetida ishlagan. Taxminan bir vaqtning o'zida bu guruhlar genni klonlay olishdi davr, ketma-ketligi va uning ketma-ketligini o'rganish. Genning tuzilishi va u kodlagan oqsil haqidagi birinchi ma'lumotlar uning ishlash mexanizmlari haqida aniq javob bermadi va ko'plab qiziq nazariyalarni keltirib chiqardi.

Bu gen, birinchi navbatda, qanday darajada harakat qilgani noma'lum edi. O'sha paytdagi taxminlarning ko'pchiligi uning PER deb nomlangan mahsulotini membrana oqsillari bilan bog'lagan, ular hujayraga tashqaridan biron bir faol moddaning kirishini tartibga soladi yoki hujayralarning bir-biri bilan o'zaro ta'sirini o'zgartiradi. Bir narsa aniq edi - 24 soatlik vaqtga ega qandaydir osilator bo'lishi kerak va uning ishlashi PER oqsiliga bevosita bog'liq bo'lishi kerak.

Va bu osilator topildi - bu g'alati darajada PER oqsilining o'zi bo'lib chiqdi. Xoll va Rosbash pashsha neyronlarida bu oqsilning kontsentratsiyasi 24 soatlik tsiklga ega ekanligini ko'rsatdi, uning cho'qqisi yarim tunda. Ushbu oqsilning mRNKsi bir xil tsiklga bo'ysungan, ammo uning kontsentratsiyasi cho'qqisi oqsil cho'qqisiga nisbatan bir necha soat oldin o'zgargan (odatda bunday cho'qqilar mos kelishi kerak). Tadqiqotchilar ushbu oqsil uchun bema'ni mutantlarni oldilar (ularda mRNK sintezlanadi, ammo oqsil yo'q) va mRNK kontsentratsiyasidagi davriy o'zgarishlar yo'qolganini ko'rdi. Xulosa darhol paydo bo'ldi - PER oqsili transkripsiyaning yadro modulyatori bo'lib, o'z sintezini bloklaydi (3-rasm). A).

Shakl 3. Tananing o'z mRNK ifodasini salbiy tartibga soluvchi oqsillardan tashkil topgan osilator mavjud. Ijobiy va salbiy regulyatorlarning keng tizimi tufayli osilator taxminan 24 soatlik vaqtga ega va o'z ishini kunduzgi soatlardagi o'zgarishlarga moslashtira oladi.

Ushbu xulosaga asoslanib, gipoteza taklif qilindi TTFL (Transkripsiya-tarjima bo'yicha fikr-mulohaza zanjiri- transkripsiya-tarjima fikr-mulohaza). Ushbu farazga ko'ra, sirkadiyalik ritm osilatori transkripsiya va / yoki tarjimaning salbiy regulyatsiyasi orqali o'z ifodasini boshqaradigan bir yoki bir nechta oqsillardan iborat. Bir gen ekanligi aniq edi davr sirkadiyalik ritmni to'liq qurishga qodir emas, unga sheriklar kerak.

Ushbu sheriklarni Maykl Yang kashf etgan. U o'zi nomlagan genni aniqladi abadiy, mRNK va mahsuloti (TIM oqsili) ham 24 soatlik tebranishlarga duchor bo'lgan. Ma'lum bo'lishicha, PER va TIM oqsillari yadroga faqat bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish orqali kirishi mumkin. Biri ikkinchisisiz ishlamaydi, bundan tashqari, aloqasiz ular proteazomada bir zumda yo'q qilinadi. Ular birgalikda yadroga kirib, o'zlarining ifodalarini bloklaydilar (3-rasm). A).

Keyinchalik bu genlar ifodasining ijobiy regulyatorlari ham topildi, bu esa rasmni yanada murakkablashtirdi. Atrof-muhit omillari bilan aloqalari ham aniqlangan. Sayohat paytida ko'p vaqt zonalarini kesib o'tganlar biladilarki, dastlab tana yangi yorug'lik soatlariga moslasha olmaydi, biroq bir necha kundan keyin sirkadiyalik ritmlar haqiqat bilan hamohang bo'ladi va hayot yana go'zallashadi va uyqu sog'lom bo'ladi.

Ma'lum bo'lishicha, bir xil PER-TIM osilatoriga ta'sir qiluvchi tartibga soluvchi oqsillarning butun majmuasi bunday sozlash uchun javobgardir (3-rasm). b). Masalan, Young CRY oqsilini kashf etdi, u ko'tarilgan muhit yorug'ligiga javoban faollashadi, TIMni bog'laydi va uni parchalanishga yuboradi. Shunday qilib, erta yoki kech ertalab TIM tepalik xususiyatlarini o'zgartiradi, bu esa o'z navbatida PER ifoda profilini o'zgartiradi. Bir necha kundan keyin sirkadiyalik ritm yangi holatida barqarorlashadi.

Ushbu ma'lumotlarning barchasi va muvaffaqiyatli tasdiqlangan farazlar bizning sirkadiyalik ritmlar haqidagi tushunchamizni sezilarli darajada o'zgartirdi. Xoll, Rosbash va Yangning sa'y-harakatlari tufayli ichki osilator nazariyasi aniq tasdiqlandi, ular Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi. Ammo bu qiziqarli soha bo'yicha tadqiqotlar hali ham davom etmoqda.

Faqat chivinlar emas ...

Chivinlar, albatta, yaxshi, lekin umuman sutemizuvchilar va ayniqsa odamlar haqida nima deyish mumkin? Umuman olganda, hamma narsa o'xshash bo'lib chiqdi, ammo tafsilotlari boshqacha. Sutemizuvchilarda sirkadiyalik ritmlar markaziy va periferiklarga bo'linadi. Markaziy regulyator miyadagi gipotalamusning supraxiazmatik yadrosidir. Yoritish ritmi o'zgarganda, u birinchi bo'lib PER protein tizimining faollik tsiklini qayta tashkil qiladi. Ushbu yadro nazorati ostida pineal bezda melatonin (uyqu gormoni) ajralib chiqadi va u orqali tananing boshqa to'qimalarida sirkadiyalik ritmlarni tartibga soladi.

Hujayralar va to'qimalarning ko'plab fiziologik funktsiyalari sirkadiyalik kaskadning oqsillari bilan bog'liq edi (4-rasm). Misol uchun, ertalab oshqozon osti bezining uglevodlarni iste'mol qilish uchun insulin reaktsiyasi kechqurunga qaraganda kuchliroqdir. Va buni hatto tungi "ochlik" bilan izohlab bo'lmaydi - 24 soatlik hayvonlar doimiy tezlik qonga glyukoza AOK qilingan, ertalab eng past darajaga (va eng yuqori insulin darajasiga) ega bo'lgan. Yog'lar va oqsillarning so'rilishi ham xuddi shunday o'zgaradi. Shunday qilib, fitnes jurnallarida tez-tez uchraydigan "18 yoshdan keyin ovqatlanmaslik" maslahati fiziologik asosga ega bo'lib chiqadi.

Shakl 4. Operatsionning ko'p jihatlari inson tanasi kunning vaqtiga bog'liq va sirkadiyalik ritmlar bilan boshqariladi.

Sirkadiyalik ritmlar odatda fiziologiyamizning deyarli barcha sohalariga ta'sir qiladi. Bizning ishlashimiz, deyarli barcha asosiy gormonlar darajasi, kasalliklar va boshqalar kunning vaqtiga bog'liq. Albatta, buzilgan sirkadiyalik ritmlar va saraton, neyrodegenerativ va saraton o'rtasidagi bog'liqlik bo'yicha grant olgan guruhlar allaqachon mavjud. yurak-qon tomir kasalliklari va boshqa qiziqarli mavzular.

Sirkadiyalik ritmlar va qarish o'rtasidagi munosabatlarni o'rganish juda istiqbolli. Ma'lumki, supraxiazmatik yadro yoshi bilan tanazzulga yuz tutadi va keksalikda u endi muntazam ravishda ishlamaydi. Keksa odamlar vaqt zonasining o'zgarishiga sezilarli darajada moslasha olmaydilar, majburiy uyg'onishga toqat qiladilar va uxlash vaqtida yomonroq tuzaladilar. Kemiruvchilardan foydalanib, tadqiqotchilar sirkadiyalik ritm genlarining buzilishi ularning umr ko'rish davomiyligining sezilarli darajada qisqarishiga va eng qizig'i shundaki, "yoshga bog'liq" kasalliklarning erta boshlanishiga olib kelishini ko'rsatdi.

Keyingi rivojlanish

Hozirgi vaqtda sirkadiyalik biologiya jadal sur'atlar bilan rivojlanmoqda. Sirkadiyalik ritmlarga, ayniqsa parvozlar, yosh yoki kasallik tufayli buzilgan farmakologik ta'sir variantlari o'rganilmoqda. Siz allaqachon dorixonalarda sayohatchilar uchun melatonin preparatlarini sotib olishingiz mumkin.