Dabar cirkadinis laikrodis ir jo reakcija į aplinkos signalus tiriama taip, kaip dar niekada nebuvo tirta.
Mokslininkams pavyko stebėti laikrodį ir jo funkcijas realiuoju laiku, naudojant mažytį vandens organizmą, vadinamą cianobakterija (Synechococcus elongatus).
Atsižvelgiant į tai, kad jos laikrodis veikia panašiai kaip ir mūsų, jis gali daug ką papasakoti apie mūsų pačių dienos ritmą.
Tyrėjų komanda išnagrinėjo cianobakterijos pagrindinį osciliatorių – trijų baltymų varomą „nanomašiną“, kuri veikia kaip laiko reguliatorius – ir ištyrė, kaip jo išvestis veikia kaip laiko matavimo signalas.
Šerdis „svyruoja“ reaguodama į įvairias signalines molekules, prisijungiančias prie jos per dieną, todėl cianobakterijoje ritmiškai reiškiasi šimtai genų.
Naujajame tyrime analizuojama, kaip šios sąveikos keičiasi, kai cianobakterijos laikrodis „persikrauna“ molekuliniu lygmeniu, o tai galima palyginti su žmonių reaktyvinio laiko vėlavimu ar vasaros laiko reguliavimu.
„Naudojome in vitro laikrodžio reakcijas ir atlikome masinius lygiagrečius eksperimentus, kad ištirtume laikrodžio sukibimą, sinchronizavimą su aplinka, esant išvesties komponentams“, – rašo tyrėjai savo paskelbtame straipsnyje.
Tyrimai remiasi anksčiau kai kurių komandos narių sukurtu in vitro laikrodžiu, kuris galėjo veikti mėgintuvėlyje. Naujai patobulinus laikrodžio stebėjimo ir veikimo būdą, komandai pavyko gauti realaus laiko rodmenis, kai buvo koreguojami laiko nustatymai ir reaguojama į juos.
Tai atskleidė keletą naujų įžvalgų, įskaitant tai, kad fermentai, vadinami kinazėmis, kurie tarpininkauja genetinei raiškai, yra glaudžiau susiję su laikrodžio veikimu, nei anksčiau manyta.
„Pirmuosius du dešimtmečius po atradimo dauguma tyrimų buvo sutelkti į pagrindinį osciliatorių, –sako biochemikas Mingxu Fangas iš Kalifornijos universiteto San Diege.
„Dabar mes nustatėme, kad kinazės, anksčiau laikytos tik išvesties komponentais, iš tikrųjų yra viso laikrodžio dalis.“
Dažnai manoma, kad pagrindinis osciliatorius yra cirkadinio laikrodžio „krumpliaračiai“, o kinazės – „rodyklės“. Šis tyrimas parodo, kad jie abu yra reikalingi – ir kaip glaudžiai susiję laikrodžio „įėjimai“ ir „išėjimai“.
„Dabar žinome, kad laikrodžio rodyklės iš tikrųjų yra laiko nustatymo mechanizmo dalis“, – sako biologė Siuzana Golden iš Kalifornijos universiteto San Diege.
„Jei neturite abiejų rodyklių, jos teisingai nenustato laiko, nes viena iš jų yra stabilizatorius, o kita – persikrovimo signalo perkrovėjas, o jums reikia abiejų.“
Kitaip tariant, kinazės, gaudamos informaciją iš laikrodžio, taip pat jį trikdo. Taip pat buvo įrodyta, kad norint tinkamai reaguoti į „atstatymo“ signalą, kaip gali atsitikti, kai judame per laiko juostas, reikia dviejų kinazių.
Dabar, kai šis realaus laiko stebėjimo metodas yra nustatytas, jį galima naudoti siekiant geriau suprasti, kaip veikia mūsų pačių vidiniai cirkadiniai ritmai ir kokį poveikį jų laiko nustatymas turi likusiai mūsų kūno daliai.