Ученые раскрыли механизм кодирования циркадных ритмов — Naked Science
14.11.2016
Редакция Naked Science

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.

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

 

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 19:09
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 17:26
Мария Азарова

Оманские спелеологи, наконец, спустились на дно загадочного «Адского колодца» на востоке Йемена — бархута, которого избегают многие местные жители, так как уверены, что там живут джинны.

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

Позавчера, 12:05
Илья Ведмеденко

Короткий ролик показывает модель летательного аппарата неизвестного типа. Некоторые обозреватели полагают, что она имеет отношение к программе NGAD, направленной на разработку истребителя шестого поколения. Ранее стало известно о начале испытаний его демонстратора.

21 сентября
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: