Гены, контролирующие инсулин, могут изменять ход биологических часов
Новое исследование показало, что многие гены, регулирующие инсулин, также меняют время работы циркадных (суточных) часов.
Хотя было известно, что реакции на инсулин следуют суточным ритмам, открытие того, что компоненты системы контроля инсулина могут сбрасывать внутренние часы организма, удивило авторов исследования. Это указывает на новые подходы к лечению таких расстройств, как метаболический синдром, которые могут быть следствием хронического нарушения цикла сна-бодрствования.
«Было известно, что часы регулируют множество различных процессов, но не осознавали, что изменение этих процессов, в свою очередь, влияет на сами часы», — сказал Стив Кей, декан отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего, руководивший исследованием вместе с Джоном Хогенешем из Университета Пенсильвании.
Как сообщается в онлайн-публикации журнала Cell на этой неделе, несколько других важных физиологических контрольных систем также сдвигают часы.
Молекулярные часы контролируют суточные физиологические ритмы во многих типах клеток, даже выращенных в культуре. Создав культивируемые клетки, которые светятся желтым при включении определённого часового гена, команда сделала цикл видимым. Затем они воздействовали на каждый человеческий ген, чтобы увидеть, какие из них сдвигают часы. Сотни генов изменили время.
«Мы внезапно обнаружили 350 новых генов, влияющих на часы, о которых раньше не знали», — сказал Кей. Последующий скрининг для подтверждения эффекта этих генов на второй часовой ген сократил список до 200.
Гены, принадлежащие к четырём системам, появлялись в «списке попаданий» чаще, чем можно было бы ожидать случайно: метаболизм инсулина и фолатов, а также две системы, управляющие жизненным циклом и судьбой клеток. Семь генов, участвующих в контроле инсулина, также влияли на ритмы часов.
«Очень чётко проявилась тесная связь между циркадной регуляцией и передачей сигналов инсулина, — сказал Кей. — Существует взаимная связь между дисфункцией циркадных ритмов и метаболической дисфункцией».
Кей отмечает, что генетически модифицированные мыши с неисправными часами становятся тучными и у них развивается диабет, вызванный диетой. А исследования людей, вынужденных жить в состоянии хронического джетлага, показали признаки начала метаболического синдрома.
«Понимание этой тесной связи между циркадной регуляцией и метаболическим гомеостазом должно дать новые способы поиска терапий для метаболических заболеваний», — сказал Кей.
Огромный массив данных, созданный командой, также станет ресурсом для других учёных, изучающих циркадные ритмы. Они загрузили данные о том, как каждый ген изменяет ритм часов, в открытую генетическую базу данных BioGPS вместе с новым «плагином», который отображает циклический ответ.
Учёные, работающие с Кеем в Калифорнийском университете в Сан-Диего, в настоящее время продолжают изучать некоторые из обнаруженных связей между часами и контролем инсулина. Кей также входит в научно-консультативный совет компании ReSet Therapeutics, которая занимается поиском и разработкой потенциальных препаратов для лечения заболеваний, возникающих в результате хронического нарушения циркадных ритмов.