Ученые из Нидерландов и Японии создали управляемый светом переключатель включения/выключения ингибитора киназы, который влияет на функционирование биологических часов живого организма. Это соединение можно использовать для исследования циклов внутри наших клеток и для лечения заболеваний, вызванных нарушением биоритма. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Клетки нашего тела следуют 24-часовому циклу, циркадному ритму. Нарушения этого цикла, например при работе в ночную смену, могут вызвать различные заболевания. В последние годы стало ясно, что работа часов может быть нарушена в отдельных органах или тканях. Чтобы изучить и потенциально вылечить проблемы с часами внутри наших клеток, голландские и японские ученые создали соединение, которое удлиняет 24-часовой цикл и которое можно активировать или деактивировать с помощью света. Они показали, что можно изменить 24-часовой цикл в клетках или тканях на 28-часовой цикл, активируя соединение. После дезактивации клетки и ткани возвращаются к почти нормальному циклу.
Жизнь на Земле развивалась по 24-часовому циклу: света и темноты, тепла и холода, в результате чего клетки синхронизируются с этими 24-часовыми колебаниями. Наш циркадный ритм регулируется центральным регулятором в супрахиазматическом ядре, области мозга непосредственно над зрительным нервом, но в то же время у каждой клетки есть и свои собственные часы.
«Все мы знаем о возможных проблемах, которые могут быть вызваны сменой часовых поясов или переходом на летнее или зимнее время. Но мы плохо понимаем, как наши клетки координируют эти колебания или как, например, организм реагирует на почку, которая работает в другом ритме, нежели все остальные органы», — рассказывает первый автор исследования Душан Коларски, аспирант из группы под руководством Бена Феринга, профессора органической химии.
Чтобы изучить эти эффекты, было бы полезно иметь препарат, который воздействует на биологические часы и может быть активирован локально. Ранее биолог Цуеси Хирота, адъюнкт-профессор Института трансформационных биомолекул Нагойского университета (Япония) разработал ингибитор киназы лонгдейзин, который замедляет циркадные часы до 48-часового цикла. В настоящем исследовании ученые снабдили лонгдейзин выключателем, который позволял активировать или деактивировать это соединение фиолетовым и зеленым светом соответственно.
Эксперименты показали, что под воздействием лонгдейзина цикл культивируемых клеток удлиняется с 24 до 28 часов. Деактивация зеленым светом вернула цикл к 25 часам, а последующая реактивация фиолетовым светом вернула его к 28 часам.
«Эта обратимая регуляция обеспечит новый подход к анализу того, как часы в каждой клетке организованы на тканевом уровне, чтобы получить более глубокое понимание сложной циркадной часовой системы», — добавил Цуеси Хирота.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
