Każdy, kto przeżył tzw. jet lag, albo musiał gwałtownie zmienić porę wstawania, na własnej skórze odczuł działanie biologicznego zegara. Ten działający w komórkach praktycznie całego organizmu system ustala cykle snu i czuwania.

Naukowcy od długiego czasu już badają powiązania zaburzeń tego układu z różnymi schorzeniami, w tym z chorobą Alzheimera, cukrzycą czy nawet nowotworami.

Do tej pory jednak skupiali się na genach i kodowanych przez nie białkach, które kontrolują ten system.

Jednak autorzy pracy opublikowanej w piśmie „ Proceedings of the National Academy of Sciences” odkryli nowy, istotny zestaw trybików zegara organizmu.

Co dodatkowo może zaskakiwać, znajduje się on w miejscach genomu nazywanych niegdyś „śmieciowym DNA”. Jak kiedyś sądzono, te odcinki były tylko zbędnym, ewolucyjnym balastem, jednak dalsze badania wskazywały, że pełnią one m.in. funkcje regulujące pracę genów.

Dzieje się to m.in. przez produkcję mikro RNA (mRNA), które staje na drodze w przekazywaniu informacji z genomu do aparatury tworzącej białka.

Ja pokazali badacze w nowej publikacji, fragmenty „śmieciowego DNA” stanowią matrycę dla cząsteczek miRNA, które wpływają na aktywność genów związanych z biologicznym zegarem.

„Widzieliśmy, jak istotne są funkcje genów zegara dla rozwoju różnych chorób. Jednak byliśmy ślepi na zupełnie inną genetyczną sieć, która również ważna jest dla regulacji dobowych cykli. Chodzi o cały szalony świat czegoś, co nazywamy niekodującym miRNA” - opowiada prof. Steve Kay z University of Southern California.

Badacze wprowadzali kolejno około tysiąca cząsteczek miRNA do komórek i sprawdzali ich aktywność.

Odkryli w ten sposób od 110 do 120 takich cząsteczek, które biorą udział w regulacji dobowego cyklu.

Z kolei kolejne wyłączanie tych cząsteczek wywoływało przeciwne skutki, niż ich wprowadzanie do komórek.

Wyniki te naukowcy potwierdzili potem w eksperymentach na myszach

Wyłączenie partii odkrytych cząsteczek miRNA powodowało zaburzenie typowego dla zwierząt zachowania - biegania nocą w kołowrotkach.

Dalsze analizy komórek mózgu, siatkówki i płuc wskazały natomiast, że działanie miRNA na biologiczny zegar różni się między tkankami.

Zrozumienie tych mechanizmów może według naukowców otworzyć drogę do nowych terapii różnych schorzeń.

„Jeśli chodzi o mózg, interesuje nas połączenie zegara biologicznego m.in. z chorobą Alzheimera, w płucach - z takimi chorobami jak astma. Następnym krokiem, jaki moglibyśmy podjąć jest wytworzenie modeli tych chorób u zwierząt i w komórkach, po czym sprawdzenie, jak działają na nie badane przez nas cząsteczki miRNA” - mówi prof. Kay.

Więcej informacji na stronach:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/ksom-nus010421.php

https://www.pnas.org/content/118/1/e2020454118

(PAP)

mat/ agt/