Учёные нашли новые биологические часы

Всем известно о существовании у человека биологических часов, или суточных ритмов. Их ход координирует работу генов, которые активизируются каждые 24 часа. Теперь же учёные из двух американских университетов выяснили, что существуют и другие разновидности ритмов.

По этой гистограмме видно, что около трёх с половиной тысяч генов в печени (а это порядка 4% от всех носителей наследственной информации) включаются раз в сутки, ещё 260 – каждые 12 часов, а ещё 63 – по три раза в день (иллюстрация PLoS Genetics).

Биологические часы определяют периодичность многих физиологических процессов, а также влияют на поведение животных и даже на настроение. Обычно их "циферблат" соответствует 24 часам, но иногда на суточный ритм влияют приёмы пищи.

В любом случае такая биологическая регулировка помогает животным адаптироваться к изменениям в окружающей среде, происходящим в течение дня.

Учёные давно знают, что существуют гены, которые "включаются" биологическими часами раз в сутки. Теперь же генетики из медицинской школы университета Пенсильвании (University of Pennsylvania School of Medicine) и института Солка (Salk Institute for Biological Studies) обнаружили носители наследственной информации, которые включаются каждые 12 и даже 8 часов.

Активность генов в виде мозаичных рисунков. Жёлтым цветом показана экспрессия генов, превышающая среднее значение в два раза, голубым – менее 50% от среднего уровня. Чем короче циклы, тем менее стройной становится деятельность участков ДНК (иллюстрация Michael Hughes/ University of Pennsylvania School of Medicine).

Каждый час в течение двух суток специалисты проверяли работу печени мышей. С помощью новой методики контроля за работой генов они обнаружили не только новые биологические часы, но и в 10 раз больше участков ДНК (по сравнению с известными ранее), которые работают с периодичностью в 24 часа. Позже эксперимент повторили с пятью другими тканями организма.

О своём открытии генетики рассказали в статье, опубликованной в журнале PLoS Genetics.

"То, что мы нашли гены, включающиеся раз в 24 часа, не слишком нас удивило. Их количество было подавляющим. Но вместе с ними были обнаружены 12— и 8-часовые циклические изменения в работе ДНК", — рассказывает в пресс-релизе университета один из авторов работы Джон Ходжнеш (John Hogenesch).

При этом как суточные, так и 12-часовые изменения имеют вполне логическое объяснение (вторые примерно сигнализируют о восходе/закате), но откуда появились 8-часовые колебания? Биологи пока не могут ответить на этот вопрос.

Все полученные данные помогут в дальнейшем разработать лучшие методы лечения различных болезней, связанных с нарушением циркадных ритмов (к ним относятся рак, сердечно-сосудистые и возрастные расстройства, нарушение обмена веществ).