Внутрішній годинник: За що вручили Нобелівку з медицини

Всередині 1980-х Холл та Розбаш з Брандейського університету в тандемі з Майклом Янгом з Університету Рокфеллера клонували та вивчили так званий ген period, який відповідає за пристосування організму до умов навколишнього світу.

Робота видалася сенсаційною, адже на її результати науковий світ чекав кілька століть.

ПРОГНОЗОВАНА МІМОЗА

Замислюватися про існування біологічного годинника людство почало давно. Але перевести здогадки в науку вперше спробували у 1729 році. Тоді французький астроном Жан Жак Д'Орту де Мерен звернув увагу на мімозу, яка згортає листя з настанням сутінок. Вчений замислився, чи зумовлений механізм безпосереднім впливом світла і сонячних променів. Заради експерименту поставив рослину у темне приміщення. І от у зазначений час повністю ізольована мімоза повторила щоденний "ритуал".

Двома століттями пізніше німець Ірвінг Беннінг за допомогою спеціального приладу виміряв рух листя бобів за природніх умов, а потім помістив рослину під джерело прямого світла. Виявилося, що поведінка рослини анітрохи не змінилася. Більше того, "нащадки" рослини, які ніколи не жили на природі, теж поводили себе, ніби росли в саду, а не в лабораторії під лампою.

З 1960-х більшість вчених зійшлися на думці, що внутрішній годинник - не лише влучна метафора. Циркадні ритми (співвіднесеність "режиму" живої істоти із зовнішніми умовами) обростали знаннями.

БІЛОК ДЛЯ "ЖАЙВОРОНКІВ"

Вчені з університету Каліфорнії Сеймур Бендер та його студент Роналд Конопка перейшли від рослин до улюблениць вчених мух дрозофіл. Для роботи обрали трьох мух зі зміненою поведінкою. У однієї з піддослідних комах поведінка геть не корелювалася з життєвими циклами, у другої цикл був подовжений на чотири години, а у третьої - на стільки ж зменшений.

Вчені припустили: у обраних комах спостерігається мутація конкретного гену. Клонувати ген period і дослідити його структуру вдалося вже нинішнім нобелівським лауреатам.

Вчені виділили білок, концентрація якого змінюється в залежності від часу доби і загалом пояснили процеси, які обумовлюють циркадні ритми.

Знову ж таки, як і в випадку з рослинами, зміна освітлення не впливала на життєві цикли піддослідних мушок і добові коливання кількості білку. А от маліпуляції з генами змінювала життєвий цикл комах відповідно до передбачень вчених.

Згодом, вже після period вчені вивели ще два гени - circle і clock, а також відкрили модель їхньої роботи - так звану модель транскрипційно-трансляційної оксциляції.

Відкрита схема непідготовленим розумом сприймається непросто.

Провідну роль у циркадних ритмах відіграють білки-активатори BMal1 і Clock. Зранку вони накопичуються в організмі і прикріпляються до певної ділянки ДНК. Починають працювати гени per і cry і виробляються одноіменні білки. Вночі білки повертаються в ядро і гасять активність BMal1 і Clock. Білки утворюють комплекс, гени per і cry блокуються, а згодом розпадаються. В результаті цього, вже наступного ранку з'являються молекули BMal1 і Clock.

Себто, ключик до особливостей добових ритмів людей було знайдено. Так, звичку прокидатися ще до світанку і любов працювати вночі вчені пояснили генними мутаціями.

Наразі у Джеффрі Холла, Майкла Розбаша і Майкла Янга чимало послідовників. Зокрема, не так давно інша група американських вчених представила дослідження, згідно з яким обмеження калорійності їжі забезпечує більш точну роботу "годинникових" механізмів у тілі і сповільнює старіння. Вчені акцентують: якщо в молодості циркадні ритми бездоганно регулюють витрати енергії клітини у різний час доби, у більш зрілому віці механізм починає псуватися. Втім, правильне харчування може знову його налагодити.