Один механизм, две функции: циркадные ритмы и время развития могут иметь общую молекулярную основу
Ученые из FMI и Калифорнийского университета в Санта-Круз обнаружили, что сходные молекулярные механизмы контролируют суточные циркадные ритмы и время развития. Их исследование на червях показывает, что эволюция может перепрофилировать основные системы отсчета времени для координации как ежедневных циклов, так и точного графика роста.
Циркадные часы говорят нашему телу, когда спать, есть и просыпаться, а отдельные часы развития контролируют время роста и дифференцировки клеток. Традиционно эти два типа биологических таймеров изучались отдельно. Теперь сотрудничество лаборатории Гроссана в FMI и лабораторий Парча и Уорда в Калифорнийском университете в Санта-Круз показывает, что они могут иметь общую фундаментальную молекулярную основу.
Открытие сосредоточено на белке LIN-42 у крошечного червя C. elegans, который тесно связан с белком PER у млекопитающих — ключевым компонентом циркадных часов. В то время как PER отслеживает суточные циклы, LIN-42 управляет развитием червя, устанавливая регулярный график для таких событий, как линька.
LIN-42 взаимодействует с другим белком KIN-20 и модифицируется им — аналогично тому, как PER модифицируется белком CK1 у млекопитающих. Если эти взаимодействия нарушены, график линьки становится нерегулярным, как и циркадные ритмы.
Но работа показывает, что LIN-42 делает больше, чем просто модифицируется KIN-20: он также помогает контролировать, где находится KIN-20 в клетке и насколько он активен, поддерживая ритмы развития — и, вероятно, циркадные — в нужном темпе.
Связывая циркадное время и время развития, эти результаты предлагают новый взгляд на то, как организмы измеряют время в разных биологических контекстах, говорит Хельге Гроссан, соавтор исследования, опубликованного в The EMBO Journal.
«Наша работа показывает, как консервативный молекулярный механизм может быть перепрофилирован для контроля как суточных ритмов, так и времени развития, — говорит он. — Однако не весь механизм консервативен — так что же делает консервативные части особенными и какие преимущества дают уникальные? Это наш следующий вопрос».