Точно так же, как мы придерживаемся внешнего расписания, чтобы поесть, поспать и пойти на работу, наше тело точно так же зависит от внутренних часов. Эти ежедневные циклы, известные как циркадные ритмы, позволяют нам придерживаться обычного 24-часового дня и участвуют во многих аспектах нашего благополучия. Когда эти биологические часы не работают должным образом, наши тела не совпадают по фазе с внешним миром, и это приводит ко многим проблемам, не только к нарушениям сна, но и к ожирению, раку и проблемам с психическим здоровьем.
О циркадных ритмах мы знаем давно, с 1729 года. Мы много узнаем о том, как работают циркадные ритмы, и Нобелевская премия по медицине 2017 года была присуждена исследователям циркадных ритмов.
Наши циркадные часы могут быть смещены по разным причинам. Некоторые из нас – утренние жаворонки, другие – полуночники. Иногда мутации наших генов приводят к состоянию семейной продвинутой фазы сна (FASP). Люди с этой мутацией спят и очень рано просыпаются.
Что еще более тревожно, современная жизнь все больше портит наши часы. Мы не спим ночью с искусственным освещением, часто перед светящимися экранами, так как мы работаем допоздна. Утром мы просыпаемся не естественным путем, а будильниками. Такие привычки могут подавлять наши естественные циркадные ритмы.
Итак, как работают эти часы?
Эти часы замысловато регулируются сложными механизмами, детали которых ученые выискивают. Мы знаем, что наши молекулярные циркадные часы работают через петли биохимической обратной связи, в центре которых находится точно названный белок PERIOD (PER). Один из процессов, необходимых для поддержания молекулярного времени, – это общий процесс, называемый фосфорилированием.
Фосфорилирование – это добавление фосфатной группы, в данном случае к PER. Изменения фосфорилирования белков PER из-за мутаций могут привести к резким изменениям циркадных периодов. Но был один большой вопрос: с чего начинается фосфорилирование PER?
Предыдущие исследования показали, что для «включения» сайта FASP, ключевой контрольной точки, которая играет важную роль в регулировании наших биологических часов, необходима «праймирующая» киназа. Однако, несмотря на большие усилия, идентичность прайминг-киназы еще не открыта. Более того, понимание того, как фосфорилирование PER, ключевой контрольной точки, отсутствовало до сих пор.
Международная группа исследователей во главе с профессором Дэвидом Виршапом из Программы по биологии рака и стволовых клеток Медицинской школы Duke-NUS обнаружила, что CK1 является примирующей киназой.1 CK1 – хорошо известная киназа, хотя открытие этой новой ключевой роли является новым. Команда также обнаружила механизмы, с помощью которых эти белки переключаются на сайт. Члены семейства белков CK1 кооперативно регулируют циркадные часы. Например, в то время как CK1D1 ускоряет циркадные часы, CK1D2 замедляет их.
Освещая эту ключевую часть того, как эти белки CK1 воздействуют на циркадные часы, мы лучше понимаем, что мы можем делать, когда наши циркадные часы нарушаются и возникают проблемы, а также методы лечения, которые мы можем разработать. Те из нас, кто работает посменно или страдает от смены часовых поясов, с нетерпением ждут того дня, когда препараты, ингибирующие CK1, позволят нам вовремя просыпаться и спать!