Международная группа ученых обнаружила, что представляет собой кнопку молекулярной перезагрузки наших внутренних биологических часов. Их результаты показывают потенциальную цель для лечения ряда расстройств, от нарушений сна до других поведенческих, когнитивных и метаболических нарушений, обычно связанных с сменой часовых поясов, сменной работой и светом в ночное время, а также с нейропсихиатрическими состояниями, такими как депрессия. и аутизм.
В исследовании, опубликованном 27 апреля в журнале Nature Neuroscience, авторы во главе с исследователями из университетов Макгилла и Конкордии в Монреале сообщают, что часы организма сбрасываются, когда фосфат объединяется с ключевым белком в головном мозге. Этот процесс, известный как фосфорилирование, запускается светом. Фактически, свет стимулирует синтез определенных белков, называемых белками периода, которые играют ключевую роль в сбросе часов, тем самым синхронизируя ритм часов с ежедневными циклами окружающей среды.
Как пролить свет на циркадные ритмы
"Это исследование является первым, раскрывающим механизм, объясняющий, как свет регулирует синтез белка в головном мозге и как это влияет на работу циркадных часов," говорит старший автор Наум Соненберг, профессор кафедры биохимии Макгилла.
Чтобы изучить механизм мозговых часов, исследователи мутировали белок, известный как eIF4E, в мозгу лабораторной мыши, чтобы он не мог фосфорилироваться. Поскольку у всех млекопитающих одинаковые мозговые часы, эксперименты на мышах дают представление о том, что произошло бы, если бы функция этого белка была заблокирована у людей.
Бег на время
Мышей содержали в клетках с ходовыми колесами. Записывая и анализируя беговую активность животных, ученые смогли изучить ритмы циркадных часов у мутантных мышей.
Результат: часы мутантных мышей менее эффективно, чем нормальные мыши, реагировали на сбрасывающий эффект света. Мутанты не смогли синхронизировать свои биологические часы с серией сложных циклов свет / темнота – например, 10.5 часов света, затем 10.5 часов темноты вместо 12-часовых циклов, которым обычно подвергаются лабораторные мыши.
"Хотя мы не можем предсказать сроки, в которые эти результаты будут переведены в клиническую практику, наше исследование открывает новое окно для управления функциями циркадных часов," говорит Жуйфэн Цао, научный сотрудник докторской. Исследовательская группа Зоненберга и ведущий автор исследования.
Соавтор Шимон Амир, профессор факультета психологии Concordia, считает, что исследование может открыть путь к решению проблемы в самом ее источнике. "Нарушение циркадного ритма иногда неизбежно, но может привести к серьезным последствиям. Это исследование действительно о важности циркадного ритма для нашего общего благополучия. Мы сделали важный шаг к тому, чтобы сбросить наши внутренние часы – и в результате улучшить здоровье тысяч людей."