Биологические часы принесли Нобелевскую премию по медицине
Нобелевской премией по медицине были награждены ученые из США Джеффри Холл (род. 1945, США), Майкл Росбаш (род. 1944, США) и Майкл Янг (род.1949, США) за их исследование молекулярного механизма циркадного цикла 80-90-х годов 20 века. Об этом сообщается в пресс-релизе Нобелевского комитета. Ниже сокращенный и немного свободный перевод, объясняющий открытие.
Справка
Жизнь приспособилась к вращению Земли. Все в курсе, что живые организмы, имеют внутренние биологические часы. Но как они работают? Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу удалось объяснить, как растения, животные и люди приспособили свои биологические ритмы к смене времени суток.
Жестоко препарируя плодовых мушек, ученые выделили ген, который отвечает за биологические ритмы. Эти умники обнаружили, что ген ответственен за программирование специфического белка, который накапливается в клетках к утру и исчезает к ночи. И еще они поняли, что все многоклеточные жители планеты имеют похожий самонастраиваемый механизм биологических часов.
С мистической точностью эти часы заставляют нашу физиологию трансформироваться в течение суток. Какой-то чёртов белок контролирует нашу жизнь: меняет поведение, гормональный уровень, метаболизм. Из-за него мы страдаем при смене временных зон. А если такие страдания регулярны, то повышается риск разнообразных болезней.
Внутренние часы
Большинство живых тварей реагирует на смену дня и ночи. В 18 веке астроном Жан Жак д’Орту де Маиран наблюдал за мимозой и обнаружил, что листья растения открываются днем и закрываются ночью. Поразительно, они это делали даже если их поместить в полную темноту на несколько дней. Так работали их биологические часы.
Это поведение имеет название «циркадный цикл» (лат. Circa – вокруг, Dies – день). Лауреаты 2017 года первые пояснили принцип работы этого цикла.
Ген точного времени
В 1970-х Сеймур Бензер и его ученик Рональд Конопка задались вопросом выявления гена у плодовых мушек. Им удалось понять, что такой ген есть, а также выяснить, что неизвестный ген разрушает комфортную жизнь мушек, нарушает их циркадный ритм.
А наши нынешние лауреаты в 1984 году смогли таки его выделить путем жестокого обращения с мушками. Более того, Джеффри Холл и Майкл Росбаш пошли дальше и обнаружили белок PER (белок кодируемый на время), который накапливается и растворяется в течение суток.
Саморегуляция циркадного ритма
Дальнейшим желанием ученых было понять, как можно искусственно вызвать колебания белка. Джеффри Холл и Майкл Росбаш предположили, что наличие белка PER временно блокирует работу гена, и белок начинает вырабатываться заново после исчезновения из клеток.
Их гипотеза была многообещающей, но ничего не объясняла. Они правильно поняли, что белок PER накапливается в клеточном ядре (cell nucleus), но как он туда проникает из цитоплазмы (в которой образуется) они не знали.
Тут, откуда не возьмись, появился Майкл Янг. Он в 1994 году открыл второй ген биологических часов, который вырабатывал в цитоплазме (cytoplasm) белок TIM (без ограничения по времени) и кодировал его. Соединяясь, оба белка (PER и TIM) приобретают достаточно сил, чтобы вернуться в клеточное ядро и заблокировать первый ген, как показано на рисунке ниже.
Это прорывное, меняющее представление об окружающем мире, открытие четко вскрыло природу биологических часов.
Влияние на человека
Циркадный ритм через описанный механизм влияет на все физиологические аспекты в течение дня:
- с 0 до 3 часов ночи – глубокий сон,
- с 3 до 6 часов утра – самая низкая температура тела,
- 6.00 – выброс кортизола (гормон - регулятором углеводного обмена),
- с 6 до 9 часов – быстрый рост артериального давления,
- с 9 до 12 дня – наибольшее возбуждение,
- с 12 до 18 часов – лучшее самочувствие (в 15.00 – наилучшая реакция),
- с 18 до 21 часа вечера – самое высокое давление,
- с 21 до 24 – секреция мелатонина (гормон - регулятор циркадного ритма).
После открытия наших лауреатов прошло достаточно времени, и циркадная биология превратилась в обширную и динамичную сферу научной деятельности с большим практическим выхлопом для здоровья и самочувствия человека.
Практический вывод (от редакции):
Если Вы не можете заснуть, то не стоит пить лекарства с мелатонином ночью после 12 часов. Тем самым вы убеждаете организм изменить циркадный цикл (сдвигаете биологические часы вперед).
Открытие имеет к экономике самое непосредственное отношение. Оно создало новую подотрасль фармацевтики с миллиардными оборотами по всему миру. Создание новых (неизвестных ранее) товаров и услуг - самый лучший способ способ ускорения экономического роста.
