more_horiz
Wiadomości

Badania nad zegarem biologicznym uhonorowane Noblem

Ostatnia aktualizacja: 02.10.2017 14:35
Tegoroczną nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny doceni każdy, kto zaspał i spóźnił się do szkoły lub do pracy. Trzech Amerykanów - Jeffreya C. Halla, Michaela Rosbasha i Michaela W. Younga - uhonorowano za badania nad molekularnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za rytm okołodobowy.
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young podczas wykładu na Uniwersytecie w Hong Kongu.
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young podczas wykładu na Uniwersytecie w Hong Kongu.Foto: PAP/EPA/CHINESE UNIVERSITY OF HONG KONG HANDOUT

Już w XVIII wieku astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan badając roślinę – mimozę - stwierdził, że jej liście otwierają się w stronę słońca w ciągu dnia, a zamykają o zmierzchu. Postanowił sprawdzić, co stanie się z rośliną stale przebywającą w ciemności. Jak się okazało, także bez dostępu światła słonecznego liście otwierały się i zamykały w stałym, codziennym rytmie, jakby sterował nimi wewnętrzny zegar.

Z czasem udało się poznać więcej "zegarowych" roślin – Karol Linneusz stworzył w Uppsali pierwszy "zegar kwiatowy" z kwiatów otwierających się o określonych godzinach (jego dokładność wynosiła kilka minut). Biologiczne zegary, które pomagają dostosować fizjologię do pory dnia, zaobserwowano także u zwierząt i ludzi. Ta regularna adaptacja jest określana mianem rytmu okołodobowego.

W latach 70. XX wieku Seymour Benzer i jego student Ronald Konopka wykazali, że zaburzenia nieznanego jeszcze genu (nazwanego "genem period") zakłócają zegar biologiczny pospolitych muszek owocowych. Jednak dopiero tegorocznym laureatom udało się poznać mechanizm działania tego zegara.

Białka w sercu zegarów

W roku 1984 Jeffrey Hall i Michael Rosbash (Brandeis University w Bostonie) oraz Michael Young (Rockefeller University, Nowy Jork) wyizolowali gen "period". Później Hall i Rosbash odkryli, że specyficzne białko PER, kodowane przez gen period, gromadzi się w komórce nocą, a w dzień ulega degradacji.

W roku 1994 Michael Young odkrył drugi gen "zegarowy” (nazwano go "timeless"), kodujący białko TIM, niezbędne do normalnego rytmu dobowego. Jak wykazał Young, wiążąc się z białkiem PER - białko TIM umożliwia im obu wnikniecie do jądra komórkowego, gdzie blokują działanie genu "period". Ponieważ nadmiar białka PER blokuję jego dalszą syntezę, zjawiska te są podstawą samoregulacji. Ale co kontroluje częstotliwość oscylacji poziomów białek w żywej komórce?

Michel Young odkrył kolejny gen – "doubletime", kodujący białko DBT, opóźniające gromadzenie się białka PER. To dzięki niemu zmiany poziomu białek zachowują rytm 24-godzinny.

Dalsze badania pozwoliły zidentyfikować dodatkowe białka, będące elementami składowymi tego komórkowego mechanizmu. Pozwalają one na przykład synchronizować rytm dobowy ze zmianami światła i ciemności. Zegary biologiczne działają według tych samych zasad również w komórkach innych organizmów wielokomórkowych - także ludzi.

Co może biologiczny zegar?

Wewnętrzny zegar precyzyjnie dostosowuje naszą fizjologię do faz dnia, różniących się jak dzień od nocy. Reguluje zachowanie, poziomy hormonów, sen, temperaturę ciała, apetyt, metabolizm i ciśnienie krwi. Jeśli wewnętrzny zegar nie jest zsynchronizowany z otoczeniem, gorzej się czujemy. Typowym przykładem jest zjawisko "jet lag" znane każdemu, kto poleciał samolotem na egzotyczne wakacje w strefie czasowej różniącej się o wiele godzin. Możliwość korzystania ze sztucznego światła sprawiła, że coraz częściej odchodzimy od naturalnego rytmu życia, związanego z rytmem dnia i nocy.

Specjaliści porównują funcjonowanie organizmu w rytmie okołodobowym do doskonałej orkiestry symfonicznej. Wszystkie procesy biologiczne współgrają ze sobą jak instrumenty w orkiestrze. Zaburzenia rytmu okołodobowego źle wpływają na samopoczucie. Są dowody, że przewlekłe niedopasowanie naszego stylu życia do wewnętrznego zegara (nieregularne pory aktywności i snu, na przykład praca w nocy lub w zmiennych godzinach, ekspozycja na światło w godzinach wieczornych i nocnych) mogą zwiększać ryzyko niektórych chorób.

Najczęstszym zaburzeniem rytmu okołodobowego jest zespół opóźnionej fazy snu (DSPS). Dotyczy głównie osób poniżej 30. roku życia, które zasypiają dopiero po 2:00. Jeśli pacjent może rano spać do woli, profil i długość snu są prawidłowe, ale pojawiają się problemy z porannym wstawaniem. Zaburzenie to może mieć podłoże biologiczne - albo wynikać z trybu życia, na przykład spędzania wieczornych godzin na wysiłku fizycznym, przed telewizorem, komputerem lub ze smartfonem w ręce.

Zespół przyśpieszonej fazy snu jest typowy dla osób po 60. roku życia. Chętnie zasypiają oni przed godziną 21:00, za to wstają o 3- 4:00 nad ranem, często budząc innych domowników.

Rzadkim zaburzeniem jest tak zwany rytm wolno biegnący. Najczęściej pojawia się u osób niewidomych lub znajdujących się w izolacji. Każdego dnia zasypiają one i budzą się później, zgodnie z własnym, wewnętrznym rytmem okołodobowym (który jest dłuższy niż 24 godziny).

pr

Zobacz także

Zobacz także

X
Szanowny Użytkowniku
25 maja 2018 roku zaczęło obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Zachęcamy do zapoznania się z informacjami dotyczącymi przetwarzania danych osobowych w Portalu PolskieRadio.pl
1.Administratorem Danych jest Polskie Radio S.A. z siedzibą w Warszawie, al. Niepodległości 77/85, 00-977 Warszawa.
2.W sprawach związanych z Pani/a danymi należy kontaktować się z Inspektorem Ochrony Danych, e-mail: iod@polskieradio.pl, tel. 22 645 34 03.
3.Dane osobowe będą przetwarzane w celach marketingowych na podstawie zgody.
4.Dane osobowe mogą być udostępniane wyłącznie w celu prawidłowej realizacji usług określonych w polityce prywatności.
5.Dane osobowe nie będą przekazywane poza Europejski Obszar Gospodarczy lub do organizacji międzynarodowej.
6.Dane osobowe będą przechowywane przez okres 5 lat od dezaktywacji konta, zgodnie z przepisami prawa.
7.Ma Pan/i prawo dostępu do swoich danych osobowych, ich poprawiania, przeniesienia, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania.
8.Ma Pan/i prawo do wniesienia sprzeciwu wobec dalszego przetwarzania, a w przypadku wyrażenia zgody na przetwarzanie danych osobowych do jej wycofania. Skorzystanie z prawa do cofnięcia zgody nie ma wpływu na przetwarzanie, które miało miejsce do momentu wycofania zgody.
9.Przysługuje Pani/u prawo wniesienia skargi do organu nadzorczego.
10.Polskie Radio S.A. informuje, że w trakcie przetwarzania danych osobowych nie są podejmowane zautomatyzowane decyzje oraz nie jest stosowane profilowanie.
Więcej informacji na ten temat znajdziesz na stronach dane osobowe oraz polityka prywatności
Rozumiem