Мутации в генах часовых белков превратили людей в «жаворонков» — Naked Science
13.02.2020
София Жаботинская

Мутации в генах часовых белков превратили людей в «жаворонков»

4.3

Исследователи рассказали о генетических изменениях, которые заставляют спешить внутренние часы организма, сокращают циркадный цикл на несколько часов.

Мутация может сделать вас «жаворонком»
Мутация может сделать вас «жаворонком» / ©Netsville

Новое исследование молекулярных процессов, лежащих в основе функционирования биологических часов, объясняет, почему некоторые люди просыпаются очень рано. Определенные мутации сокращают длительность «внутренних суток» у таких людей, из-за чего длительность их циркадного цикла составляет около 20 часов. Статья, опубликованная в издании eLife, показывает, что «молекулярный переключатель» внутренних часов, на который влияют вышеупомянутые мутации, работает у самых разных видов живых существ — от плодовых мушек до приматов.

В своей работе ученые сосредоточились на мутациях в гене, который кодирует казеинкиназу CK1. Это фермент, который регулирует активность белка PER — важной для работы циркадных часов молекулы. Мутации в гене CK1 и их связь с нарушениями циркадных ритмов известны ученым уже давно, но механизмы их влияния оставались неясными.

«Мы обнаружили изящный молекулярный переключатель, который контролирует количество белков PER. Когда он работает правильно, он генерирует прекрасные 24-часовые колебания», — объясняет одна из авторов исследования Кэрри Партч. В основе этого переключателя лежит следующий процесс: казеинкиназа CK1 фосфорилирует белок PER, добавляя к нему остаток фосфорной кислоты. В зависимости от того, какой именно участок фосфорилирует фермент, измененный белок может или деградировать, или приобретать более стабильную конформацию.

При этом сам PER регулирует свое количество благодаря петле обратной связи: когда белок в большом количестве накапливается в ядре клетки, это приводит к временной блокировке его синтеза. Параллельно накопленный PER постепенно разрушается, и при снижении концентрации молекул этого вещества синтез возобновляется. Очевидно, что мутации, которые приводят к ускоренной деградации белка, заставляют наши внутренние часы спешить и сокращают длительность циркадного цикла.

Стабильность белков PER может быть вызвана как мутациями в гене CK1, так и мутациями в самих белках, которые приводят к нарушению связывания казеинкиназы с FASP-участком, фосфорилирование которого повышает устойчивость структуры PER. После присоединения остатка фосфорной кислоты этот участок блокирует активность CK1, не позволяя ферменту фосфорилировать «участок деградации» и нарушить стабильность белка PER.

«Его (FASP-участок. — Прим. ред.) можно сравнить с кнопкой паузы, которая предотвращает слишком быстрое расщепление белка PER, — поясняет Кэрри Партч. — Этот стабилизирующий регион задерживает ход часов, чтобы привести их в соответствие с 24-часовыми земными сутками». Понимание молекулярных процессов, которые лежат в основе сокращения длительность циркадных циклов, позволит разработать методы коррекции генетических нарушений, связанных с «молекулярным переключателем».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Вчера, 18:47
Мария Азарова

Антитела, вырабатываемые организмом в ответ на коронавирус, активируют повышенную функцию тромбоцитов. Это может вызывать смертельные тромбы у пациентов с тяжелой формой болезни. Авторы нового исследования предложили решение проблемы.

Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: