Три гена, необходимые клеткам для определения времени

Семейство генов позволяет клеткам адаптироваться к суточным изменениям окружающей среды, регулируя циркадные часы, отвечающие за регулярные циклы сна и бодрствования. Новое открытие учёных Токийского университета впервые показывает, что циркадная регуляция может быть напрямую связана с клеточным стрессом.

Циркадные ритмы обнаружены почти у всех организмов, чувствительных к свету. Проблемы с этими ритмами у людей связаны с такими заболеваниями, как гипертония, метаболические расстройства и бессонница. У работников сменного труда и пожилых людей риск этих заболеваний повышен из-за нарушения циркадных часов.

Исследовательская группа под руководством профессора Ёситаки Фукада и доцента Хикари Ёситанэ из Департамента биологических наук использовала клетки и мышей, лишённых трёх генов: apoptosis signal-regulating kinase 1, 2, and 3 (Ask1, Ask2, Ask3). Результаты показали, что гены Ask необходимы для реакции как на внезапные, так и на постепенные изменения окружающей среды.

• Клетки без генов Ask не демонстрировали ожидаемых изменений циркадного ритма при выращивании в среде с повышенной или пониженной концентрацией соли или сахара.
• Эти клетки также были невосприимчивы к изменениям, возникающим после накопления избыточного окислительного стресса, который создаёт потенциально токсичную среду внутри клеток.

«Мы очень взволнованы нашими результатами, потому что можем приблизиться к пониманию происхождения циркадных часов, связав окислительный стресс и циркадную регуляцию через гены Ask», — сказал Фукада.

Наблюдения за поведением мышей подтвердили результаты, полученные на клетках. Мыши без генов Ask обладали пониженной способностью синхронизировать свои циркадные часы с изменениями световых циклов.

«Мечта — создать инструмент для регуляции циркадных ритмов. Фундаментальная наука, подобная нашей, может дать подсказки для последующей работы по открытию лекарств», — отметил Ёситанэ.

Команда планирует продолжить изучение клеточных механизмов, связывающих гены Ask с окислительным стрессом, и поиск потенциальных методов влияния на циркадный ритм.