Сегодня были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине. Ими стали американские биологи Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг. Они получили награду за коллективное исследование молекулярных механизмов регулирования циркадных ритмов. Атлас рассказывает, как они работают и почему это важно.
Что такое циркадные ритмы
Это циклы смены сна и бодрствования, которые связаны с суточным вращением Земли. За миллионы лет эволюции организмы по-разному приспособились к нему: кто-то с рассветом просыпается, кто-то ложится спать. Ритмы сохраняются в изоляции от солнечного света: если цветы поставить в тёмное место, они всё равно будут раскрываться с рассветом и поникать к ночи.
Как проявляются циркадные ритмы
Биологические часы человека в течение дня управляют процессами в организме, определяют уровень работоспособности и физической активности. На протяжении 24 часов изменяются температура тела, обмен веществ, концентрация некоторых гормонов.
По тому как распределяется время активности и спада в течение дня, людей условно делят на три хронотипа. Это известные «жаворонки», «совы» и «голуби». «Жаворонки» легко встают рано утром и активны в первой половине дня. «Совы» самостоятельно пробуждаются поздно, в 9–10 часов утра; их пики активности приходятся на вечернее и ночное время. «Голуби» — промежуточный тип между «жаворонками» и «совами».
Еще одно проявление биологических часов — джетлаги после длительных перелетов и резкой смены часовых поясов, когда организм продолжает ложиться спать и вставать по старому времени, а попытки заснуть «как положено» не приносят результата.
Нарушение циркадных ритмов может приводить к бессоннице, повышает риск ожирения и депрессии.
Что открыли ученые
Используя плодовых мушек в качестве модельного организма, американские ученые определили ген, который поддерживает нормальный суточный ритм. Его назвали PER (period). Он кодирует белок, который накапливается в клетках в течение ночи, а затем расщепляется в течение дня.
Пока белок PER находится в клетке, он блокирует свой собственный синтез и таким образом запускает цикличную реакцию. Всё отлично — но как PER изначально оказывается в клетке?
Ответ на этот вопрос тоже был найден. Ученые выяснили, что есть и другие белки, которые участвуют в регуляции циркадных ритмов. Один из них назвали TIM (timeless) — он кодирует белок, который связывается с TIM и помогает ему попасть в клетки. Другой ген — DBT (doubletime) — кодирует белок, которые задерживает накапливание белка PER.
Понимание принципов работы циркадных ритмов поможет регулировать сон, питание, обмен веществ и улучшить качество жизни.
Автор: Аня Варежкова
