Американците Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Йънг са тазгодишните носители на Нобелова награда за физиология или медицина. Престижното отличие им се присъжда за открития, свързани с молекулярните механизми, контролиращи циркадния ритъм, съобщи сайтът Nobelprize.org.
Животът на Земята се е приспособил към въртенето на нашата планета. Отдавна е известно, че живите организми, в това число и хората, притежават вътрешен биологичен часовник, който им помага да очакват и да се адаптират към обичайния ритъм на деня.
Как обаче функционира този часовник? Джефри Хол, Майкъл Росбаш и Майкъл Йънг успяват да „надникнат“ във вътрешните му механизми и да ги изяснят. Техните открития обясняват как растения, животни и хора приспособяват биологичния си ритъм, така че той да е в синхрон с въртенето на Земята.
Използвайки плодови мушици като модел за изследване, тазгодишните Нобелови лауреати изолират ген, който контролира нормалния дневен биологичен ритъм. Учените установяват, че въпросният ген кодира протеин, който се натрупва в клетката през нощта, след което се разгражда през деня.
Впоследствие те идентифицират допълнителни протеинови компоненти на тази „машинария“, разкривайки механизма, управляващ самоподдържащата се часовникова дейност в клетката. Сега ние вече знаем, че биологичните часовници функционират според същите принципи в клетките на други многоклетъчни организми, в това число и хората.
С изключителна точност нашият вътрешен часовник адаптира физиологията ни към драстично различните фази на деня. Часовникът регулира важни функции като поведение, хормонални нива, сън, телесна температура и метаболизъм. Нашето добро състояние се влияе от това дали има временно несъответствие между външната среда и вътрешния ни биологичен часовник, например когато преминаваме през различни часови пояси. Съществуват индикации, че хроничното несъответствие между начина на живот и ритъма, диктуван от вътрешния ни часовник, е свързано с редица заболявания.
Нашият вътрешен часовник
Повечето живи организми очакват и се адаптират към всекидневните промени в заобикалящата ги среда. През 18-и век френският астроном Жан Жак Д’Орту дьо Меран изследва растението мимоза и открива, че листата му се отварят към слънцето през деня и се затварят по здрач. Ученият си задава въпроса дали ще се случи същото, ако растението се намира в постоянен мрак. Меран открива, че независимо от дневната светлина, листата на мимозата продължават да следват обичайния си дневен ритъм. Оказва се, че растенията имат собствен биологичен часовник.
Други учени откриват, че не само растенията, но и животните и хората също притежават биологичен часовник, който им помага да адаптират физиологията си към дневните колебания. Въпросната адаптация е известна като циркаден ритъм – от латинските circa („около“) и dies („ден“). Как обаче функционира нашият вътрешен циркаден биологичен часовник остава загадка.
През 70-те години на миналия век Сиймор Бензър и студентът му Роналд Конопка си задават въпроса дали е възможно да бъдат идентифицирани гени, контролиращи циркадния ритъм при плодови мушици. Те установяват, че мутации в неизвестен ген обърква техния ритъм. Двамата наричат гена PER. Как обаче въпросният ген влияе върху циркадния ритъм?
Тазгодишните Нобелови лауреати, които също изучават плодови мушици, си поставят за цел да открият как в действителност функционира биологичният часовник. През 1984 г. Джефри Хол и Майкъл Росбаш, работещи в тясно сътрудничество в университета „Брандайс“ в Бостън, и Майкъл Йънг в университета „Рокфелер“ в Ню Йорк, успяват да изолират гена PER. Хол и Росбаш след това откриват, че протеинът PER, кодиран от въпросния ген, се натрупва през нощта и намалява през деня. Следователно в нивата на протеина PER се отчитат колебания в 24-часов цикъл, в синхрон с циркадния ритъм.
Учените впоследствие откриват как се генерират и поддържат въпросните циркадни колебания. През следващите години са идентифицирани други молекулярни компоненти, изясняващи стабилността и функциите на биологичния часовник. Тазгодишните Нобелови лауреати например идентифицират допълнителни протеини, необходими за активирането на гена PER, както и за механизма, чрез който светлината може да синхронизира часовника.
Благодарение на откритията на Хол, Росбаш и Йънг, циркадната биология се е развила до обширна и динамична изследователска област с приложения за човешкото здраве и благосъстояние.
Източник: БТА
Коментари
