Учёные определили связь между световым сигналом и циркадными ритмами

В новой статье, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, Азиз Санкар, доктор медицины и философии, и его коллеги сделали важный шаг в понимании молекулярных сигналов, лежащих в основе широкого спектра биологических процессов — от цикла сна и бодрствования до роста и развития рака.

Учёные в области хронобиологии ранее идентифицировали гены, управляющие циркадными ритмами у людей, мышей, плодовых мух, грибов и других организмов. Однако механизмы, с помощью которых эти гены взаимодействуют со светом в окружающей среде, оставались плохо изученными.

Циркадные ритмы — это физические, психические и поведенческие изменения, следующие 24-часовому циклу Земли и реагирующие в основном на свет и темноту.

Около 15 лет назад Санкар открыл человеческий белок криптохром, который действует как ключевой компонент молекулярных часов у млекопитающих. Этот белок также обнаружен у плодовых мух (Drosophila melanogaster), других насекомых и растений.

«Криптохром "сбрасывает" циркадные часы, но мы не были уверены, как он работает», — сказал Санкар.

Используя плодовых мух, команда очистила криптохром и разработала биохимический тест, показывающий, когда и как белок передаёт сигналы.

«Теперь мы можем детектировать работу белка. Когда мы подвергаем криптохром плодовых мух воздействию синего света, миллисекунда светового воздействия имеет период полураспада, в течение которого мы можем исследовать механизм в лаборатории», — пояснил Санкар. — «Мы можем отслеживать молекулярные сигналы после воздействия света и имеем надёжную модель для проверки различных гипотез о том, как свет взаимодействует с циркадными системами, которые, как мы знаем, так важны для биологических процессов».

Это исследование может быть полезно учёным, изучающим связь циркадных часов с расстройствами сна, джетлагом, раком, биполярным расстройством, депрессией и другими заболеваниями.