Женевські вчені досліджують біологічний годинник печінки

Дивовижні відкриття в результаті дослідження біологічного годинника людини зробила група женевських учених під керівництвом професора Улі Шіблера. Як відомо, центральні внутрішній годинник організму, що визначають циркадні ритми (коливання інтенсивності біологічних процесів, пов'язаних зі зміною дня і ночі), - розташовані в головному мозку людини. Однак в клітинах кожного органу діють свої власні, «периферичні», міні-годинки, синхронізовані з головним біологічним хронометром. Регулюються циркадні ритми органів групами генів, діяльність яких стимулюють або уповільнюють певні речовини. Розлад складного механізму синхронізації внутрішнього годинника може привести до важких захворювань, - пояснюють учені Національного дослідницького полюса «Frontiers in Genetics» в Женеві в своєму комюніке.
За біологічний годинник відповідає особливий відділ центральної нервової системи - супрахіазматіческое ядро, в кожному нейроні якого діють свої власні внутрішні годинники. Всі ці молекулярні клепсидри взаємопов'язані і діють в єдиному ритмі, відповідному циклам зміни дня і ночі. Кожна клітинка організму має свій власний біологічним хронометром, який далеко не завжди регулюється добовим ритмом. Так, клітини печінки нечутливі до зміни дня і ночі, а внутрішні годинники в них синхронізуються супрахіазматичним ядром через процеси харчування і обміну речовин.
Команда професора Улі Шіблера спробувала розібратися в складних процесах взаємодії циркадних ритмів печінки з центральними біологічним годинником, зокрема, завдяки циклу харчування. У ядрах клітин печінки вчені шукали молекули, функції яких відкрили б зв'язку між генами, відповідальними за внутрішній годинник органу, і процесом метаболізму. Найбільш імовірним кандидатом дослідникам здався фермент PARP-1, який грає важливу роль у відновленні пошкодженої ДНК.
«Ми помітили, що діяльність цього ферменту визначається циркадних ритмів і регулюється циклами прийняття їжі», - пояснює дослідник Гед Ашер. Вчені з'ясували, що у мишей PARP-1 дійсно є «колісним механізмом» внутрішнього годинника печінки.
У фазі активності, в період утримання від їжі, цей фермент утворює хімічний зв'язок з білком системи біологічного годинника, позначених Clock. Це хімічна сполука провокує зміни у взаємодії всього механізму, зокрема, на рівні загальмовують процеси життєдіяльності білків, і призводить до чергування біологічної активності генів. У разі відсутності ферменту внутрішній годинник печінки набагато повільніше адаптуються до чергування ритмів харчування. Таким чином, функція PARP-1 полягає в тому, щоб передати генам, відповідальним за внутрішній годинник печінки, сигнали про статус харчування клітини і, таким чином, буде підтримувати біологічні ритми органу з циклом обміну речовин.
Розлад годинникового механізму печінки може призвести до серйозних патологічних захворювань, - зауважує професор Шіблер. Деякі гени, що відповідають за внутрішній годинник, необхідні для підтримки правильного рівня вмісту глюкози в крові в періоди між прийняттям їжі. Якщо мишей, у яких подібні гени мутувати, пересадити на режим жирної і солодкої їжі, у них швидко розвивається діабет, з'являються проблеми в системі кровообігу і порушується обмін речовин. Таким чином, подальші дослідження біологічного годинника внутрішніх органів могли б пояснити багато хімічні процеси, що протікають в організмі, і пояснити їх причини. В деталях вчені виклали результати своєї роботи в публікації на сайті наукового журналу «Cell» .