Нобелевская премия по физиологии и медицине в 2017 году была присуждена Джеффри С. Холлу, Майклу Рошбашу и Майклу В. Янгу за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы живых организмов.

В 1984 году лауреаты независимо друг от друга смогли изолировать так называемые «периодические гены» — участки ДНК, опосредующие регуляцию циркадных ритмов. Она обеспечивается петлей молекулярного взаимодействия, которая состоит из двух белков: PERIOD (PER) and TIMELESS (TIM) и колеблется с периодом примерно в 24 часа. Происходит это следующим образом: один белок подавляет транскрипцию генов второго белка, блокируя позитивные факторы транскрипции своего «оппонента». Излишнее накопление в ядре какого-либо из белков происходит в течение примерно одного и того же периода времени, что является главным маркером времени для клетки. Как показали исследования, присутствие и отсутствие света способно менять экспрессию некоторых генов и напрямую влиять на стабильность двух вышеупомянутых белков.

На дрозофилах показано, что вспышка света вызывает деградацию TIM и дестабилизацию PER. Если вспышка производилась через короткое время от начала ночи, она задерживала период синхронизации. Напротив, деградация TIM «поздней ночью» вызывала временное ускорение синхронизации внутренних часов клетки. Таким образом, интенсивность и продолжительность светового воздействия способна оказывать влияние на внутриклеточные регуляторные белки и непосредственно на геном.

Какие возможности дает человечеству выяснение механизмов регуляции циркадных ритмов? Известно, что от цикличного функционирования зависят многие факторы – метаболизм, реализация репродуктивной функции, физическое и психическое здоровье. К примеру, давно известная корреляция между частотой возникновения нейодегенеративных заболеваний и нарушением циркадных (суточных ритмов), возможно найдет свое глубинное объяснение.

Подготовила Дарья Тюльганова