Cirkadijalni satovi, koji pokreću cirkadijalne ritmove, isprepleteni su sa mnogim suštinskim sistemima u živim bićima, uključujući biljke, gljive, insekte, pa čak i ljude. Zbog toga su poremećaji u našim cirkadijalnim časovnicima povezani sa većom stopom bolesti kod ljudi, uključujući određene vrste raka i autoimune bolesti.
Dr Dženifer Hurli sa Politehničkog instituta Rensselaer, predsedavajućeg za razvoj karijere Ričarda Baruha i šefa odeljenja za biološke nauke, posvetila je svoju karijeru razumevanju mehanizama koji omogućavaju našim cirkadijalnim satovima da drže vreme.
„Pošto su proteini gradivni blokovi života, važno je steći fundamentalno razumevanje o tome kako ovi proteini rade zajedno“, rekao je Hurlei. „Poznavanje načina na koji proteini interaguju može nas naučiti kako će se organizam ponašati, a takođe nam može dati priliku da promenimo to ponašanje.“
U istraživanju objavljenom u Nature Communications, Hurlei i tim otkrili su da je poremećeni protein sata, FRK, u gljivi zvanoj Neurospora crassa, stupio u interakciju sa proteinom zvanim FRH na neočekivan način. Pronašli su regione ili „blokove“ na FRK koji su bili pozitivno naelektrisani. Ovi blokovi su omogućili FRK i FRH interakciju u mnogim različitim regionima.
„Dok se za proteine često misli da imaju dobro uređen oblik, postoji čitava klasa proteina koji su fleksibilniji, poput mokrih špageti rezanaca“, rekao je Hurlei. „Ova fleksibilnost može biti važna u interakcijama proteina. U slučaju FRK, mislimo da njegova ‘rezana’ dozvoljava blokovima pozitivnog naboja da se vežu za FRH, možda kao zagrljaj medveda.“
„Očekivali smo jednostavnu, jednostavnu interakciju između FRK i FRH“, rekao je Hurlei. „I otkrili smo da je interakcija bila mnogo složenija nego što smo očekivali.“
Hurlei i tim su otkrili da ovaj takozvani medvedji zagrljaj uzrokuje da se molekularni cirkadijalni sat preokrene od peščanog sata, koji treba da se resetuje svakog dana pomoću svetlosti, u uporan oscilator, koji omogućava neprekidan ritam bez potrebe za resetovanjem od strane svetlosti. Ovaj uporni cirkadijalni oscilator je osnovni način na koji cirkadijalni sat održava vreme, regulišući bilo šta, od našeg ponašanja do toga kako životinja na Arktiku zna kada da lovi, čak i kada nema svetlosti na raspolaganju u zimskim mesecima.
Svaki novi uvid u mehanizme naših cirkadijanskih satova približava nas mogućnostima da izvršimo izmene za veliku praktičnu korist. Ako bismo mogli da manipulišemo cirkadijalnim satom, to bi moglo da pomogne u proizvodnji biogoriva, u borbi protiv mlaznog zastoja i u obezbeđivanju zdravlja radnika u smenama i drugih sa neregularnim rasporedom.
Zdravstvena zaštita nudi ogromne mogućnosti da primenimo naše znanje o cirkadijalnim ritmovima. „Naše polje se odnosi na ovo kao ‘hronoterapija'“, rekao je Hurlei. „Ako se povredite u jedno doba dana, ozdravite mnogo brže nego u drugo. Stoga možemo da zakažemo operacije u pravo vreme dana. Možemo čak i da rasporedimo tretmane hemoterapije na vreme kada se zdrave ćelije ne dele, već ćelije raka, učenje neželjenih efekata i povećanje efikasnosti lečenja.“
„Ovim istraživanjem, profesor Hurlei i njen tim su još jednom unapredili naše razumevanje kako cirkadijalni ritmovi funkcionišu na molekularnom nivou“, rekao je dr Kurt Breneman, dekan Rensselaerove škole nauke. „Ovakva vrsta dubinskog razumevanja mehanizama cirkadijanskih procesa otvara vrata boljem ublažavanju njihovih efekata u višim organizmima i ljudima.“
