Разкрити са факторите, които поддържат вътрешния ни циркаден часовник

Ваня Милева Последна промяна на 25 March 2026 в 00:00 1232 0

Ритми на мутанти с KaiC период в клетки и in vitro (представителни примери). Дори когато температурата или интензитетът на светлината се променят, циркадният период на дивия тип (нормален щам), както и този на мутанти с кратък и дълъг период, остава до го

Кредит Kumiko Ito-Miwa
Ритми на мутанти с KaiC период в клетки и in vitro (представителни примери). Дори когато температурата или интензитетът на светлината се променят, циркадният период на дивия тип (нормален щам), както и този на мутанти с кратък и дълъг период, остава до голяма степен непроменен. Освен това, в сравнение с in vitro часовника, вътреклетъчният часовник се измества леко към 24-часовия цикъл на Земята: мутанти с кратък период се удължават леко, докато мутанти с дълъг период се скъсяват леко.

Почти всички живи същества имат вътрешен 24-часов часовник, който остава точен, независимо от температурата или други промени в околната среда. Този часовник е изключително сложен, но прост механизъм за отчитане на времето, който е критично важен за много функции, включително метаболизма и оцеляването. Досега факторите, които поддържат вътрешния часовник да тиктака надеждно, бяха неизвестни.

Но в скорошно проучване, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences, изследователи от Университета в Осака разкриват, че циркадното трептене на часовника в цианобактериите се контролира от фактори, присъщи на един от протеините, които го контролират, по начин, който не се влияе от условията на околната среда.

Дори най-малките фотосинтезиращи организми имат вътрешни часовници, включително цианобактериите. Тези микроорганизми са жизненоважни за водната среда, селското стопанство и биотехнологиите. Предвид тяхната жизненост е още по-важно да се осигури правилното протичане на биологичните процеси за фотосинтеза през деня и дишане през нощта.

Известно е, че цианобактериите притежават най-простия известен циркаден часовник, включващ само три основни протеина: KaiA, B и C. Именно тези протеини са били фокусът на изследването.

"Въпреки че циркадният часовник на цианобактериите е много прост и може да бъде реконструиран с три протеина, ние все пак искахме да разберем как тези прости елементи работят заедно", казва водещият автор Кумико Ито-Мива. "Изключително важно е да се разбере как надеждността на циркадния ритъм се поддържа при различни условия на околната среда, тъй като той засяга невероятно голямо разнообразие от клетъчни процеси."

Високо прецизни циркадни периоди в клетки и in vitro. Циркадният часовник показва забележителна прецизност, с вариабилност от цикъл до цикъл само приблизително 0,1%–1% на периодВисоко прецизни циркадни периоди в клетки и in vitro. Циркадният часовник показва забележителна прецизност, с вариабилност от цикъл до цикъл само приблизително 0,1%–1% на период. Кредит: Kumiko Ito-Miwa

За да направят това, учените изследват повече от 20 мутации в протеина KaiC, с нарушени периоди на циркадния ритъм, вариращи от 15 до 60 часа. Чрез това те успяват да демонстрират, че циркадният часовник може да поддържа точно отчитане на времето както in vitro, така и in vivo, независимо от промените в околната среда, чрез свойства, присъщи на протеините на часовника. Това включвало активността на АТФ-азата, ензим, отговорен за производството на химическа енергия, която позволява на клетките да изпълняват своите задължения в различни процеси.

"Активността на този протеин, който действа като пейсмейкър на цианобактериалния часовник, не се променя в отговор на различни условия на околната среда. Това свойство, което изглежда е вродено на самия протеин, вероятно е критично за запазването на ритмичността на циркадния ритъм въпреки промените в околната среда", обяснява Ито-Мива, надграждайки концепция, първоначално предложена и дълго преследвана от Такао Кондо (Takao Kondo) - още от 1991 г., когато в университета Вандербилт Кондо започва своите изследвания върху циркадния часовник на цианобактериите.

Резултатите показват, че средата вътре в цианобактериалните клетки може да настройва фино циркадния часовник, за да го приведе в съответствие с 24-часовия цикъл на Земята, предлагайки значителна информация за фундаменталния въпрос за това как живите организми измерват времето.

Справка: Kumiko Ito-Miwa et al, Intrinsic period stability of the cyanobacterial circadian oscillator across in vitro and in vivo conditions, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2526714123

Източник: The truth of timekeeping lies within: Key developments in understanding circadian rhythms, University of Osaka

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Животът

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !