Биологические часы работают на электрической «батарейке»

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.