Naučnici su otkrili revolucionarni način da se stane na kraj mlaznom zaostajanju otkrivanjem tajne na zadnjem kraju delta kazein kinaze 1 (CK1δ), proteina koji reguliše naš telesni sat. Ovaj proboj, koji su postigli istraživači sa Medicinskog fakulteta Duke-NUS i Univerziteta Kalifornije, Santa Kruz, nudi novi pristup prilagođavanju naših cirkadijalnih ritmova, prirodnih 24-časovnih ciklusa koji utiču na obrasce spavanja i buđenja i ukupne dnevne funkcije.
Objavljeni u časopisu PNAS, njihovi nalazi mogli bi utrti put novim pristupima u liječenju poremećaja povezanih sa telesnim satom.
CK1δ reguliše cirkadijalne ritmove označavajući druge proteine uključene u naš biološki sat kako bi fino podesio tajming ovih ritmova. Pored modifikacije drugih proteina, sam CK1δ može biti označen, čime se menja sopstvena sposobnost da reguliše proteine uključene u funkcionisanje unutrašnjeg sata tela.
Prethodno istraživanje identifikovalo je dve različite verzije CK1δ, poznate kao izoforme δ1 i δ2, koje variraju za samo 16 gradivnih blokova ili aminokiselina na kraju proteina u delu koji se zove C-terminalni rep. Ipak, ove male razlike značajno utiču na funkciju CK1δ. Iako je bilo poznato da kada su ovi proteini označeni, njihova sposobnost da regulišu telesni sat se smanjuje, niko nije tačno znao kako se to dogodilo.
Koristeći napredne tehnike spektroskopije i spektrometrije za zumiranje repova, istraživači su otkrili da je način na koji su proteini označeni određen njihovim različitim sekvencama repa.
Istražiteljica Medicinskog instituta Hauard Hjuz, profesorka Keri Partč sa Odeljenja za hemiju i biohemiju na Univerzitetu Kalifornije, Santa Kruz i odgovarajući autor studije, objasnili su:
„Naši nalazi ukazuju na tri specifična mesta na repu CK1δ gde se fosfatne grupe mogu vezati, a ta mesta su ključna za kontrolu aktivnosti proteina. Kada se ove tačke obeleže fosfatnom grupom, CK1δ postaje manje aktivan, što znači da ne utiče naše cirkadijalne ritmove jednako efikasno koristeći analizu visoke rezolucije, uspeli smo da odredimo tačna mesta koja su uključena – i to je zaista uzbudljivo.
Nakon što je prvi put proučavao ovaj protein pre više od 30 godina dok je istraživao njegovu ulogu u deobi ćelija, profesor Dejvid Viršup, direktor programa za biologiju raka i matičnih ćelija na Duke-NUS-u i ko-korespondentni autor studije, rekao je: „Sa tehnologije koju sada imamo na raspolaganju, konačno smo uspeli da dođemo do dna pitanja na koje više od 25 godina nema odgovora.
„Otkrili smo da δ1 rep interaguje u većoj meri sa glavnim delom proteina, što dovodi do veće samoinhibicije u poređenju sa δ2. To znači da je δ1 strože regulisan svojim repom nego δ2. Kada su ova mesta mutirana ili uklonjena, δ1 postaje aktivniji, što dovodi do promena u cirkadijalnim ritmovima, nasuprot tome, δ2 nema isti regulatorni efekat iz svog repnog regiona.
Ovo otkriće naglašava kako mali deo CK1δ može u velikoj meri uticati na njegovu ukupnu aktivnost. Ova samoregulacija je od vitalnog značaja za održavanje uravnotežene aktivnosti CK1δ, što zauzvrat pomaže u regulisanju naših cirkadijalnih ritmova.
Studija se takođe bavila širim implikacijama ovih nalaza. CK1δ igra ulogu u nekoliko važnih procesa izvan cirkadijalnih ritmova, uključujući deobu ćelija, razvoj raka i određene neurodegenerativne bolesti. Bolje razumevanje kako je aktivnost CK1δ regulisana, naučnici bi mogli da otvore nove puteve za lečenje ne samo poremećaja cirkadijalnog ritma, već i niza stanja.
Profesor Patrick Tan, viši prodekan za istraživanje u Duke-NUS-u, dodao je: „Regulisanje našeg unutrašnjeg sata ide dalje od izlečenja jet lag-a – radi se o poboljšanju kvaliteta sna, metabolizma i opšteg zdravlja. Ovo važno otkriće bi potencijalno moglo otvoriti nova vrata za tretmane koji može da promeni način na koji upravljamo ovim suštinskim aspektima našeg svakodnevnog života.“
Istraživači planiraju da dalje istraže kako faktori iz stvarnog sveta, kao što su ishrana i promene životne sredine, utiču na mesta za označavanje na CK1δ. Ovo bi moglo da pruži uvid u to kako ovi faktori utiču na cirkadijalne ritmove i može dovesti do praktičnih rešenja za upravljanje poremećajima.
