Разработан метод обратимого изменения циркадных ритмов человеческих клеток — Naked Science
6 минут
Василий Парфенов

Разработан метод обратимого изменения циркадных ритмов человеческих клеток

7.6

Так называемые биологические часы — сложный комплекс биохимических процессов как на уровне всего организма, так и на уровне отдельных клеток. Люди уже научились воздействовать на циркадные ритмы с помощью внешних воздействий или гормональных препаратов, теперь ученые сделали следующий шаг. Разработан способ регуляции суточных биоритмов при помощи манипуляций внутри человеческих клеток специальными белками, отвечающими за чувствительность к свету.

Разработан метод обратимой фотохимической манипуляции циркадным ритмом человеческих клеток
Реакция светочувствительных соединений на излучение разной длины волны в представлении художника / ©Issey Takahashi, Phys.org

Международный коллектив ученых из Нагойского (Япония) и Гронингенского (Нидерланды) университетов опубликовал результаты своих экспериментов в рецензируемом журнале Journal of the American Chemical Society (JACS). Исследователи изучали внутриклеточные механизмы, отвечающие за циркадные ритмы. В частности, они искали способы, которыми специальные светочувствительные белки — криптохромы CRY1 и CRY2 — взаимодействуют с другими полипептидами в человеческих клетках.

С помощью рентгеноструктурного анализа экспериментаторы внимательно следили за реакциями внутри клетки, в которых участвуют криптохромы. Им удалось локализовать два отвечающих за удлинение циркадного ритма соединения — TH303 и TH129. Их интересной особенностью является наличие в составе дифенилкетона (benzophenone), который, в свою очередь, соединен с цис-изомером азобензола (azobenzene). Последний в своей транс-форме может выполнять роль чувствительного к свету химического датчика.

Исследователи создали новое соединение — GO1323 — аналог TH129, в котором дифенилкетон заменен на азобензол. Полученная молекула переходила из одной формы в другую под действием света разной длины волны. Когда ее облучали ультрафиолетом, она превращалась в цис-изомер, а когда помещали под белый свет — в транс-изомер. Более того, компьютерное моделирование показало, что GO1323 взаимодействует с CRY1 также, как и TH129.

В результате получалось, что если в клетку ввести такое соединение, то под действием ультрафиолета ее циркадные ритмы увеличатся. А при облучении обычным белым светом — вернутся в норму. Оставалась только одна проблема: ультрафиолет оказывает, в целом, не слишком благоприятный эффект на живые клетки. Решение нашлось в соединении со сложным названием тетраортофторазобензин (tetraorthofluoroazobenzine). Его интегрировали вместо дифенилкетона в новый аналог TH129GO1423.

Получившаяся молекула показала свою высокую эффективность при внедрении в живую культуру человеческих клеток. Их циркадные ритмы легко изменялись при помощи зеленого света (удлинялись) и фиолетового (возвращались в норму). Таким образом получилось создать обратимый способ модификации биологических часов на клеточном уровне.

Важно отметить, что результаты данного исследования еще очень далеки от реальной медицинской практики. Но они чрезвычайно важны для понимания того, какие биохимические механизмы отвечают за внутриклеточные биологические часы. Это позволит в дальнейшем создать эффективные методы лечения расстройств сна, метаболического синдрома и даже некоторых видов рака.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

2 часа назад
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Канады выяснили, что недоношенные младенцы мужского пола подвержены быстрому старению, в отличие от недоношенных девочек или детей обоих полов, родившихся в срок.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: