Биологические часы работают на электрической «батарейке»

Биологические часы работают на электрической «батарейке»

 Кирилл Стасевич 

Активность генов, определяющих ход биологических часов, зависит от активности «часовых» нейронов.

Гипоталамус, один из важных центров, связывающих суточные ритмы нейронов с эндокринной системой (рисунок Roger Harris).

Наши суточные ритмы строятся множеством генов, функциональность которых меняется в зависимости от того, ночь на дворе или день. Эти гены переключают метаболизм, иммунитет, физиологические показатели и деятельность мозга в соответствующий режим, дневной или ночной. Но как сами гены узнают о том, какое на дворе время суток?

Кроме циркадных генов, существуют и циркадные нейроны, активность которых меняется в течение суток. Не так давно исследователи из Нью-Йоркского университета (США) обнаружили, что жизнедеятельность таких нейронов совпадает с колебаниями синтеза в них белка калиевых ионных каналов (Ir). В новой работе, опубликованной в журнале Current Biology, учёные описывают, как активность нейронных часов влияет уже на целый ряд циркадных генов.

Эксперименты проводились на плодовых мушках. Когда вечером, в часы снижения активности «часовых» нейронов, их искусственным образом стимулировали, то вслед за этим в чувство приходили и циркадные гены: они начинали работать так, будто настало утро. И наоборот, когда утром активность мушиных нейронов искусственно подавляли, вслед за этим засыпали и гены.

Главное, как подчёркивают авторы работы, удалось установить прямое соответствие между электрохимической активностью нейронов и активностью генов. Можно сказать, что молекулярно-генетическая часть биологических часов зависит от электрохимической батарейки — циркадных нейронов.

Исследователи сообщают, что им удалось определить последовательность в ДНК циркадных генов, от которой зависит чувствительность генов к нейронным сигналам. Оказалось, что эта регуляторная последовательность связывает белки, управляющие активностью генов в нейронах обучения и памяти. Так что в будущем учёные надеются выяснить не только как циркадные нейроны влияют на циркадные гены, но и как это связано с высшими когнитивными функциями.

Подготовлено по материалам Нью-Йоркского университета.