Генетическая природа циркадных ритмов: история открытия и механизмы работы

Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг

Исследования проводились на дрозофилах

Был найден белок, накапливающийся по ночам и утилизирующийся днем

Первые эксперименты с биологическими часами проводил французский ученый Жан Жак Мэран с гелиотропами в 18 веке

В 19 веке ботаник Огюстен Пирам Декандоль провел исследование: днём и ночью шесть ярких фонарей освещали мимозу, но та продолжала складывать листья на ночь и расправлять их с утра. Когда же Декандоль стал освещать листья только по ночам, мимоза перешла на новый ритм — днём спала, а ночью бодрствовала.

В 60-70-е годы Рональд Конопка и Сеймур Бензер нашли первый ген циркадного ритма дрозофилы, локализованный в Х-хромосоме. Ген получил название Period (Per)

Ученые нашли три мутантных аллеля per, помимо нормального «дикого типа»

Джеффри Холл и Майкл Росбаш, и Майкл Янг изолировали ген period, а затем Холл и Росбаш выяснили, чем занимается закодированный в нём белок, PER, — а он накапливается в клетке по ночам и тратится весь день, поэтому по его концентрации можно судить о времени суток.

Белок PER блокирует активность гена period, поэтому синтез белка останавливается, как только его становится слишком много, и возобновляется по мере расходования белка.

Янг обнаружил второй важный для циркадных ритмов ген — timeless, кодирующий белок TIM, который помогает белку PER преодолевать мембрану ядра и блокировать ген period.

Белок DBT, кодируемый геном doubletime, замедляет накопление белка PER — так, чтобы цикл его синтеза и пауз между ними растянулся на 24 часа.

Генетическая регуляция циркадных ритмов у млекопитающих

У слепых людей наблюдается синдром не-24-часового сна-бодрствования

Джетлаг
Синдром задержки/опережения фазы сна
Синдром не-24-часового сна-бодрствования
Фатальная семейная смертельная бессонница