Нобелова награда за медицина 2017 дешифрирање на механизмите на биолошкиот часовник на човечкото тело

По 30 години постојано истражување во хронобиологијата, ffефри Хол, Мајкл Росбаш и Мајкл Јанг ја добија Нобеловата награда за „откривање на молекуларните механизми што ги контролираат деноноќните ритми“. Тие демонстрираа како интеракцијата помеѓу различните гени и протеините што ги кодираат предизвикува молекуларни осцилации во секоја клетка.

медицина

Деноноќниот ритам е биолошки модел кој објаснува како физиологијата и однесувањето на организмот можат да се прилагодат на надворешната средина, предвидувајќи го дневниот/ноќниот циклус.

Имињата на добитниците на Нобеловата награда за медицина беа објавени на прес-конференција во Стокхолм, Шведска, 2 октомври 2017 година. Извор на фотографија - РЕУТЕРС

Во раните 80-ти години на минатиот век, студиите беа спроведени во лабораторијата на професорот Јанг на Универзитетот Рокфелер во inујорк и во лабораториите на професорите Jeефри Хол и Мајкл Росбаш на Универзитетот Брандеис во Бостон за да се дешифрира механизмот зад деноноќните ритми.
користејќи комарец со оцет (Дрософила Меланогастер) како модел на организам, нобеловците изолираа ген кој го контролира овој биолошки ритам. Генот кодира протеин кој може да ја потисне сопствената транскрипција, се акумулира во клетките во текот на ноќта, а потоа се деградира преку ден. Постепено, беа откриени неколку компоненти на овој механизам, а моделот беше екстраполиран на други повеќеклеточни организми, вклучувајќи ги и луѓето.

Трепките и биолошкиот часовник

Во 1970 година, Сејмур Бенцер, генетичар и биолог на Институтот за технологија во Калифорнија и неговиот студент Роналд Конопка, покажаа дека мутациите на генот што подоцна го нарекоа период (ПЕР) го нарушуваат деноноќниот ритам на оцет.

Последователно, во 1984 година, Colleaguesефри Хол и Мајкл Росбаш, колеги од универзитетот Брадеис, го изолираа генот и открија дека нивото на протеини ПЕР варира во текот на 24-часовен циклус, во синхронизација со деноноќниот ритам. Хипотезата на двајцата беше дека постои процес на негативни повратни информации, ПЕР протеинот може да ја инхибира сопствената синтеза и на тој начин може да го објасни регулирањето на нивото на протеините во цикличен ритам.

Кога генот периодично е активна, се произведува гласник РНК, кој се транспортира во цитоплазмата на клетката каде што ја одредува синтезата на ПЕР протеините. Протеините потоа се акумулираат во јадрото каде ја одредуваат генетската инхибиција. Во тоа време, сè уште не беше познато како овие молекули стигнаа до јадрото на клетката во цитоплазмата.

Беше потребно да се открие нов ген - безвременски, од д-р Мајкл Јанг во 1994 година. Ген одговара на протеинот ТИМ, кој кога е врзан за ПЕР формира протеински комплекс способен да продира во јадрото и да го блокира генот на периодот. Сепак, механизмот што ја објаснува фреквенцијата на овие ПЕР протеински осцилации не е избран. Д-р Јанг идентификуваше и ген - двојно време, одговорен за производство на ДБТ протеин кој ја одложува акумулацијата на ПЕР.

Истражувањето продолжи со откривање на пакет гени кои вклучуваат по (период), тим (безвременски), dbt (двојно време, казеин киназа 1), clk (часовник), цик (циклус), sgg (бушава), Pdp1 (ПАР домен протеин 1), вири (пресврт), крик (криптохром) и ck2 (казеин киназа 2). Интеракциите помеѓу овие гени, кои се базираат на јамката за повратни информации во која учествуваат PER и TIM, доведоа до појава на модел наречен Јамка за повратни информации за препис-превод (TTFL).

Кој е деноноќниот ритам и како тој влијае на нашето здравје?

Деноноќниот ритам го означува секој биолошки процес што регистрира осцилации во рок од 24 часа. Ендогените механизми на живите организми им овозможуваат да се прилагодат на околината, со што претставуваат фаза на еволуција. „Чиркадијански“ значи околу еден ден на латински јазик (околу - умира - ден). Покрај 24-часовниот деноноќен ритам, постојат неделни, месечни, годишни биолошки циклуси кои се предмет на проучување на cronobiologiei.

Меѓу првите студии за биолошки „часовници“ беа оние што се фокусираа на испитување на однесувањето на растенијата. На пример, лисјата на мимоза пудика (мимоза) тие се затвораат во текот на ноќта и се отвораат преку ден. Jeanан quesак д’Ортоус де Маиран, Во 18 век, тој ја набудувал оваа појава и се прашувал што ќе се случи со растението ако се стави во темница. Откри дека без оглед на изложеноста на светлина, растението продолжува со своите осцилации на затворање/отворање секој ден. Ваквите специфични телесни флуктуации во текот на денот се идентификувани и кај животните и луѓето.

Кај луѓето, деноноќниот ритам е вклучен во регулирање на процеси како на пр сон, диета, крвен притисок, телесна температура или ослободување на хормон. Студиите покажаа дека со усвојување на начин на живот кој не одговара на ритамот диктиран од биолошкиот часовник, луѓето се изложени на висок ризик од развој на сериозни болести - рак, невродегенеративни болести, метаболички болести итн. Некои од биомаркерите кои го проценуваат деноноќниот ритам се: мелатонин, хормон одговорен за регулирање на циклусот на спиење-будење, телесна температура и плазма нивоа на кортизол, хормон на стрес.

спиење тоа е од суштинско значење за нормално функционирање на мозокот, а недостатокот на функционирање на деноноќниот ритам предизвикува и нарушувања на спиењето и други невро-психијатриски нарушувања како што се биполарно нарушување, нарушувања на меморијата, депресија. Дефект во човечкиот пандан на генот периодично (од Дрософила) се покажа дека предизвикува нарушувања на спиењето - FASPS (Фамилијарен напреден сон).

Најновото истражување се фокусира на новите пристапи во односот помеѓу хронобиологијата и фармакологијата за да се идентификуваат начините за модулирање на амплитудата, периоди, фази на биолошки ритми, со влијание врз здравјето.