Ученые обнаруживают выключатель биологических часов

Циркадные ритмы позволяют всем живым существам скоординировать с ежедневным циклом, но как биологические часы хранят точное время, или как его люди аффектов дисфункции с нарушениями сна, не полностью понят. Теперь, ученые говорят, что молекулярный «phosphoswitch» может обеспечить ключ.

Уровень взлетов и падений PER2 в циркадной структуре, чтобы управлять циклом следа сна и другими ритмичными поведениями. Фосфориляция действует как выключатель, заставляющий PER2 или увеличиваться в стабильности или ухудшаться.Новое понимание обеспечивает молекулярное объяснение симптомов семейного продвинутого нарушения фазы сна (FASP), нарушения, заставляющего людей спать и просыпаться намного ранее, чем нормальный из-за патологий в ежедневных ритмичных колебаниях уровней PER2.

Относительная нечувствительность часов к незначительным изменениям температуры препятствует тому, чтобы он бежал также быстро или слишком медленный, когда температуры изменяются. Как часы дают компенсацию за изменения в температуре и утверждают, что ее скорость является тайной.Ранее считалось, что PER2 ухудшился по экспоненте, но команда заметила три стадии ухудшения: начальный быстрый распад, сопровождаемый подобным плато медленным распадом, и затем более быстрым распадом в конце.Результаты исследования издаются в журнале Molecular Cell.

Сон в темной, тихой комнате, которая не является ни слишком горячей, ни слишком холодной.Предыдущее исследование показало, что FASP вызывается мутацией PER2, предотвращающей фосфориляцию неизвестной наполняющей киназой на месте FASP. Новые результаты исследования означают, что эта мутация заставила бы меньше PER2 входить во вторую медленную стадию распада, приводящего к более быстрому ухудшению этого белка и акселерации циркадных часов.

Исследователи хотели бы, чтобы будущие исследования использовали новую математическую модель, чтобы предсказать реакцию часов на препараты, изменяющие ритмы.Исследование также обеспечивает математическую модель, точно предсказывающую поведение часов при различных обстоятельствах. Это будет полезно в определении, когда лекарства должны будут быть применены, чтобы изменить циркадные ритмы, чтобы максимизировать эффективность.

Результаты исследования могли привести к новым стратегиям лечения для ряда циркадных связанных с часами условий. phosphoswitch обеспечивает потенциальную цель лекарственного средства влиять на поведение циркадных часов и противостоять эффектам сбоя биоритма при перемещении в другой часовой пояс, сменной работы и, возможно, сезонное аффективное расстройство.Стабильность PER2 находится в зависимости от процесса, названного фосфориляцией, в какой ферменты, названные киназами, добавляют группу фосфата к PER2 на двух ключевых местах, чтобы влиять на функцию PER2.Молекулярный выключатель уравновешивает активность белка PER2Однако phosphoswitch, кажется, гарантирует, что ухудшение PER2 медленнее при более высоких температурах, поэтому поддерживая скорость биологических часов.

Удалите все устройства из среды сна, и только используйте свою кровать для снаНовые ключи к разгадке биологических часов могут помочь людям с проблемами сна.

Обычно, циркадные биологические часы синхронизированы с повышением и урегулированием солнца, гарантировав, чтобы мы спали ночью.Следующий шаг для команды должен проверить их прогнозы в модели животных. Они планируют исследовать больше о том, как фосфатазы, фермент нашел в теле и других киназах, которые могут быть важными в регулировании циркадных часов. Их текущая гипотеза — то, что взаимодействие этих систем отрегулирует сон и разбудит цикл.

Обычно, темп биохимической реакции увеличивается, когда температура повышается, что означает, что скорость биологических часов должна увеличиться, если температура повышается.phosphoswitch, кажется, чувствителен к температурным колебаниям и метаболическим сигналам, и таким образом, он точно настраивает тактовую частоту при необходимости.

Иногда часы дают компенсацию или сверхдают компенсацию за изменения в температуре. Дисфункция в phosphoswitch могла привести к определенным нарушениям сна.

Узнайте больше о бессонницеДоктор Виршуп надеется, что исследование приведет «к развитию новых препаратов, которые расширили бы текущие варианты лечения мелатонина, света и поведенческой терапии, которые не всегда эффективно лечат симптомы у больных».

Исследователи во главе с доктором Дэвидом Виршупом, Медицинской школы Выпускника Нуса герцога Сингапур (Нус герцога) и Дэниела Форджера, доктор философии, из Мичиганского университета в Анн-Арборе, говорит, что открытие выключателя могло привести к более эффективному лечению нарушений циркадного ритма, вызванных сбоем биоритма при перемещении в другой часовой пояс, сменной работой или нарушениями обмена веществ.В последние десятилетия ученые нашли, что один из белков, критически важных для определения выбора времени часов, и сна, является Period2 (PER2).

«Это исследование проливает свет на одну из самых больших тайн циркадных часов за прошлые 60 лет и помогло объяснить некоторые основные механизмы, управляющие выбором времени часов. И при помощи биохимического анализа и при помощи математического моделирования, мы продемонстрировали, как основные циркадные часы придерживаются 24-часового цикла несмотря на изменения температуры и метаболические изменения».Доктор Виршуп говорит:

Чтобы избежать проблем сна, лягте спать и вставайте одновременно каждый деньБыстрые факты о снеРезультаты исследования предполагают, что молекулярный выключатель уравновешивает активность PER2, храня его ежедневное накопление и ухудшение по графику.

Результаты исследования разъясняют, как часы адаптируются к разнообразным условиям, таким как температура и метаболические изменения.На основе этого обнаружения они развили математическую модель циркадных часов. Модель предсказала, что начальные стадии и заключительные этапы быстрого распада вызываются фосфориляцией в одном из связывающих участков, в то время как вторую стадию подобного плато распада ведет фосфориляция на другом месте.

Помощь для людей с нарушениями сна недавно сообщенный относительно того, как кофеин может влиять на биологические часы путем задержки повышения уровня гормонального мелатонина.

Комментариев: 9 на “Ученые обнаруживают выключатель биологических часов

Добавить комментарий