Нобелівська премія з медицини 2017 р. Механізм та генетика біологічних годин
З великою точністю наш внутрішній біологічний годинник адаптує нашу фізіологію до різних фаз дня. Він регулює такі важливі функції, як харчова поведінка, виділення гормонів, сон, температура тіла, обмін речовин та кров'яний тиск. Дослідження було значним, оскільки виявило механізм, який керує годинником всередині клітини, зазначає Нобелівський комітет
Дослідники Джеффрі К. Холл, Майкл Росбаш та Майкл В. Янг виграли Нобелівську премію з медицини у 2017 році.
Еволюція та адаптація
Суттєвою особливістю життя на Землі є здатність пристосовуватися до навколишнього середовища. Різні географічні місця мають різне середовище, і організми пристосовуються до переважаючих умов, щоб збільшити свої шанси на виживання. Однак скрізь глибокі зміни світла та температури навколишнього середовища відбуваються щодня внаслідок обертання Землі навколо своєї осі.
Щоб адаптуватися до таких змін, більшість організмів розробили внутрішній біологічний годинник, який передбачає денні/нічні цикли та допомагає їм оптимізувати свою фізіологію та поведінку. Цей щоденний ритм, що породжується всередині, відомий як циркадний, від латинських слів circa, що означає навколо і вмирає день.
Циркадні ритми старі і зберігаються протягом еволюції. Вони існують у життєвих формах - від одноклітинних ціанобактерій до всіх багатоклітинних організмів, включаючи гриби, рослини, комах, гризунів та людей.
Основні елементи циркадної системи складаються з генератора або генератора автономного ритму протягом 24 годин, механізмів регулювання або тренувань, які з'єднують внутрішній генератор із зовнішніми подразниками (так звані Zeitgebers, наприклад, таймери), такими як світло та механізми. вихід, щоб забезпечити своєчасне планування фізіологічних процесів.
Важливість відкриття
Сер Пол Медсестра, директор Інституту Френсіса Крика, який отримав Нобелівську премію в 2001 році за дослідження клітинного циклу, розповідає про важливість відкриття.
Дослідники використовували плодові мухи для виявлення генів, які при зміні змінювали циркадний ритм. За допомогою генетики вони біохімічно ідентифікували компоненти, утворені цими генами, РНК та білками, щоб зрозуміти механізми, що підтримують ті клітинні годинники, що породжують циркадний ритм.
Є друга причина. Ми все більше усвідомлюємо, що біологічний годинник має наслідки для захворювання. З сучасним технологічним віком, оскільки ми можемо подорожувати в різних часових поясах, ми порушуємо наш добовий ритм. Ми можемо жити в світло-темних режимах, які не мають нічого спільного з циркадним ритмом. Це призводить до таких ситуацій, як реактивне відставання, які дратують і, в свою чергу, можуть мати наслідки для організму, яких ми не до кінця розуміємо.
Є деякі докази того, що на лікування захворювання можуть впливати циркадні ритми. Люди повідомляють, що коли вам роблять операцію або коли ви приймаєте ліки, це може насправді вплинути на речі. Поки це ще не ясно, але майже напевно будуть деякі наслідки для лікування захворювання.
Добова біологія та здоров'я людини
Хронобіологія впливає на багато аспектів нашої фізіології. Наприклад, циркадні годинники допомагають налаштуватися режими сну, харчова поведінка, виділення гормонів, кров'яний тиск і температура тіла.
Також грають молекулярні годинники, критично важливі ролі в багатьох тканинах. Абляція біологічних годинникових генів на тваринних моделях спричиняє аритмічну продукцію гормонів, таких як кортикостерон та інсулін (Son et al., 2008).
Гени біологічних годинників також мають глибокий вплив на обмін речовин шляхом контролю глюконеогенезу, чутливості до інсуліну та системних коливань глюкози в крові (Panda, 2016).
Сон життєво необхідний для нормальної роботи мозку і циркадна дисфункція пов’язана з порушеннями сну, а також депресія, біполярний розлад, когнітивні функції, формування пам'яті та деякі неврологічні розлади (Герстнер та Інь, 2010).
У рідкісних випадках порушення сну зумовлені мутацією генів циркадних годин, що призводить до розширених або відстрочених циклів сну (Patke et al., 2017; Toh et al., 2001).
Дослідження показали, що хронічна невідповідність нашого способу життя та ритму, продиктованого нашими ендогенними циркадними годинниками, може бути пов’язана з підвищеним ризиком для різних захворювань, включаючи рак, нейродегенеративні захворювання, порушення обміну речовин та запалення. Робиться спроба розробити підходи в хронобіології та фармакології для зміни періоду, фази або амплітуди циркадних годинників для поліпшення здоров'я людини (Hirota and Kay, 2015).
Цьогорічні переможці, мабуть, не були вгорі у списку ставок, оскільки Нобелівську премію важко передбачити. Насправді, на прес-конференції, на якій були оголошені нагороди, член Інституту Каролінської сказав, що коли він повідомив Росбашу, що отримав нагороду, його відповідь була: Жарт.
Лауреатами премії за медицину були такі імена, як Олександр Флемінг, першовідкривач пеніциліну, та Карл Ландштейнер, ідентифікація яких різними групами крові відкрила шлях до безпечного переливання крові.
Нагорода не обійшлася без суперечок, наприклад, нагорода 1948 року за відкриття ДДТ, хімічної речовини, яка допомагала боротися з епідеміями, але згодом була заборонена через шкідливий вплив на довкілля.