Ученые раскрыли механизм кодирования циркадных ритмов

Американские ученые выяснили, как биохимические сигналы молекул кодируются в электрические импульсы для регуляции циркадных ритмов. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

3 278
Выбор редакции

Циркадные ритмы — колебания интенсивности физиологических процессов, которые связаны со сменой дня и ночи. Несмотря на многочисленные исследования молекулярные механизмы такой осцилляции изучены недостаточно. По одной из теорий, работу «биологических часов» обеспечивает нейронная сеть в супрахиазматическом ядре гипоталамуса: это происходит за счет регуляции сигнальных молекул. Неясным остается то, как биохимический «язык» молекул кодируется электрическими импульсами — основным «языком» нейронов.

 

Функцию такого «переводчика» может играть гликоген синтаза киназа-3 (ГСК-3). Предыдущие исследования показали, что этот фермент изменяет возбудимость клеток циклами по 24 часа. При этом колебания его активности сопоставимы с возбудимостью нейронов супрахиазматического ядра. Чтобы проверить гипотезу о связи ГСК-3 с циркадными ритмами, ученые из Алабамского и Мичиганского университетов использовали группу мышей с перманентно активным ферментом. Отдельно авторы изучали влияние на циркадные ритмы ингибиторов ГСК-3 и натриевых каналов.

 

Частота потенциала действия и потенциала покоя в клетках с «выключенными» ГСК-3 (синий) и натриевыми каналами (черный). / © Jodi R. Paul et al., Scientific Reports, 2016

Частота потенциала действия и потенциала покоя в клетках с «выключенными» ГСК-3 (синий) и натриевыми каналами (черный). / © Jodi R. Paul et al., Scientific Reports, 2016

 

Результаты показали, что ГСК-3 регулирует специфическое перемещение ионов натрия через мембрану клеток — «устойчивый» ток (INaP). В отличие от тока быстрого запуска (INaT), он распространяется медленнее, но делает массовый поток ионов натрия более вероятным. Верность гипотезы подтвердило математическое моделирование: «устойчивый» ток увеличивал скорость возбуждения нейронов (в дневное время суток). Вместе с тем распространение INaP не влияло на потенциал покоя, то есть не нарушило баланс ионов внутри нейронов.

 

По словам исследователей, увеличение возбуждения клеток за счет активности ГСК-3 связано с подавлением последней фазы потенциала действия — следовой гиперполяризации. Полученные данные могут использоваться, например в борьбе с последствиями джетлага или лечении расстройств настроения: ГСК-3 является мишенью для лития, который применяется, в частности, при биполярном аффективном расстройстве (БАР). Работа стала первой, которая показала связь «устойчивого» тока с циркадными ритмами.

Наука

Naked Science Facebook VK Twitter
3 278
Комментарии
Аватар пользователя Олег Анатольевич
16 мин
Игорь, ОАЭ, хоть и денежные, но на ветер денег не...
Аватар пользователя Олег Анатольевич
35 мин
Игорь, вы же сами понимаете, что нельзя разгонять до...
Аватар пользователя Олег Анатольевич
53 мин
Да, Игорь, так хочется посмотреть сам контракт "вживую...
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку