Новое исследование циркадных ритмов, проведенное учеными из Университета Торонто в Миссиссаге, показывает, что белок GRK2 играет важную роль в регулировании внутренних часов организма и указывает путь к лекарствам от смены часовых поясов и усталости от сменной работы.
Исследование, опубликованное в августе. 25 выпуск Cell Reports, автором которого являются аспиранты Нил Мехта, Артур Х. Ченг, Люсия Мендоза Виверос и научный сотрудник Ченг-Кан Чан, под руководством Хай-Инь М. Ченг, профессор кафедры биологии.
"В нашем мозгу есть внутренние главные часы, называемые супрахиазматическим ядром (SCN), которые генерируют и регулируют циркадные ритмы," говорит Мехта, который недавно получил степень магистра наук и переходит к учебе в докторантуре. "Наши внутренние часы необходимо регулярно переустанавливать, чтобы они всегда были синхронизированы с временем внешней среды.
"Например, когда люди страдают от смены часовых поясов, существует асинхронность между внутренними часами и новым циклом свет-темнота в окружающей среде. Мы продолжаем испытывать смену часовых поясов, пока, наконец, наши внутренние часы вручную не перейдут на новый график окружающей среды."
Мехта и его коллеги изучили, как часы SCN функционируют в головном мозге на молекулярном уровне, изучив регуляторные роли, которые играет белок GRK2, который более традиционно известен своей важной ролью в регуляции функции сердца. В этом исследовании исследователи определили, что GRK2 также обильно экспрессируется в SCN на протяжении всех фаз циркадного цикла.
Сначала исследователи использовали мышей в качестве подопытных, поскольку их основные часы SCN аналогичны человеческим. Они сравнили мышей, у которых отсутствовал GRK2, с обычными мышами и обнаружили, что те, у которых отсутствовал белок, имели удлиненный поведенческий циркадный ритм, нарушенную реакцию на свет и требовалось больше времени для восстановления после экспериментально смоделированной смены часовых поясов.
Затем исследователи рассмотрели, что слишком много белка GRK2 может означать для PERIOD1 и PERIOD2 – ключевых белков, необходимых для правильного функционирования часов. Они обнаружили, что GRK2 подавляет генетическое копирование PERIOD1 и предотвращает транспорт белков PERIOD1 и PERIOD2 в ядро клетки, где они защищены от деградации. "Если этот трафик запрещен, часы не будут работать должным образом," Мехта говорит.
Полный набор тестов, проведенных исследователями, проливает свет на дополнительные механизмы и сигнальные пути, участвующие в регулировании циркадных часов на молекулярном уровне. Их результаты показывают, что GRK2 оказывает важное влияние на скорость, амплитуду и повторную настройку циркадных часов.
"Более глубокое понимание регуляторных механизмов, контролирующих наши циркадные часы, указывает путь к более специализированным исследованиям, таким как выявление механизмов, которые могут иметь решающее значение для правильного функционирования часов и для здоровья человека в целом," – говорит Мехта, отмечая смену часовых поясов и регулярное утомление сменных рабочих как две очевидные области для дальнейшего изучения.