Naukowcy po raz pierwszy profesjonalnie zbadali zegar rytmu dobowego w czasie rzeczywistym.
Wszyscy mamy wbudowany zegar biologiczny, który mówi nam, kiedy jest czas na jedzenie, czas na sen i czas na wstanie i zrobienie czegoś w ciągu dnia. W rzeczywistości robi to wiele organizmów, dlatego jest to tak ważny obszar badań dla naukowców. Teraz zegar rytmu dobowego i jego reakcje na bodźce środowiskowe zostały zbadane w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie robiono.
Sprawdź tez: Pierwsza sieć splątanych kwantowo zegarów atomowych
Naukowcy byli w stanie śledzić rytm dobowy i jego funkcje w czasie rzeczywistym, używając maleńkiego organizmu wodnego zwanego sinicą (Synechococcus elongatus). Biorąc pod uwagę, że jego zegar działa w podobny sposób jak nasz, może nam powiedzieć co nieco o naszym codziennym cyklu dobowym.
Zespół przyjrzał się oscylatorowi rdzenia cyjanobakterii – nanomaszynie zasilanej trzema białkami, która działa jako regulator czasu – badając sposoby, w jakie jego wyjście działa jako sygnał do pomiaru czasu. Rdzeń „oscyluje” w odpowiedzi na różne cząsteczki sygnałowe wiążące się z nim w ciągu dnia, co skutkuje rytmiczną ekspresją setek genów w sinicach.
Nowe badanie analizuje, w jaki sposób te interakcje zmieniają się, gdy zegar cyjanobakterii „resetuje się” na poziomie molekularnym, co można porównać do zmiany czasu strefy czasowej lub czasu letniego u ludzi.
„Wykorzystaliśmy reakcje zegara in vitro i przeprowadziliśmy masowo równoległe eksperymenty w celu zbadania synchronizacji zegara z otoczeniem, w obecności komponentów wyjściowych” – piszą naukowcy w opublikowanym artykule.
Badania opierają się na zegarze in vitro, który niektórzy członkowie zespołu opracowali wcześniej i który może działać w probówce. Dzięki nowym ulepszeniom w sposobie monitorowania i uruchamiania zegara zespół był w stanie uzyskać odczyty w czasie rzeczywistym, gdy ustawienia czasu były dostosowywane i reagowano na nie.
Zegar dobowy pod lupą
Ujawniło to kilka nowych spostrzeżeń, w tym fakt, że enzymy znane jako kinazy, które pośredniczą w ekspresji genetycznej, są bliżej związane z funkcją zegara niż wcześniej sądzono. „Przez pierwsze dwie dekady po jego odkryciu większość badań koncentrowała się na oscylatorze rdzeniowym” – mówi biochemik Mingxu Fang z University of California San Diego (UC San Diego). „Teraz odkrywamy, że kinazy, wcześniej uważane tylko za komponenty wyjściowe, są w rzeczywistości częścią całego zegara”.
Oscylator rdzeniowy jest często uważany za „koło zębate” zegara rytmu dobowego, a kinazy za „wskazówki”, przy czym oba są wymagane do określenia właściwego czasu. To badanie pokazuje, jak oba są potrzebne – i jak ściśle powiązane są wejścia i wyjścia zegara.
„Teraz wiemy, że wskazówki zegara są w rzeczywistości częścią mechanizmu odmierzającego czas” — powiedział biolog molekularny Susan Golden z UC San Diego.
Innymi słowy, w pobieraniu informacji z zegara kinazy również mu przeszkadzają. Wykazano również, że potrzebne są dwie kinazy, aby właściwie zareagować na sygnał „resetu”, co może się zdarzyć, gdy poruszamy się po różnych strefach czasowych.
Teraz, gdy ta metoda monitorowania w czasie rzeczywistym została ustalona, można ją wykorzystać do lepszego zrozumienia, jak działają nasze wewnętrzne rytmy dobowe i jak ich mierzenie czasu wpływa na nasze ciało i organizm.
Badania zostały opublikowane w PNAS.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Science Alert
zdjęcie wykorzystane w nagłówku wpisu pochodzi z Depositphotos
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.