14.11.2016
Редакция Naked Science
460

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.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 12:42
Илья Ведмеденко

Второго февраля, в 19:37 по московскому времени, должен состояться запуск ракеты-носителя Falcon 9 Block 5 с засекреченной полезной нагрузкой для Национального управления Военно-космической разведки США. Трансляция будет доступна на нашем сайте.

Позавчера, 20:37
Александра Медведева

По оценкам ученых, локдаун во время первой волны коронавируса в Европе улучшил состояние воздуха. Это позволило избежать более чем 800 смертей, вызванных загрязнением, в 47 городах.

25 января
Сергей Васильев

Движения литосферных плит могут возникать из-за смещенного центра вращения системы Земли и Луны и солнечной гравитации.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: