Сон человека и его геныЭпигенетикой еще в 20-е годы прошлого века назвали изменения генов, происходящие после их воспроизведения в потомстве. Сегодня под эпигенетической модификацией понимают метилирование ДНК и гистонов (белков, на которые «наматывается» ДНК), то есть присоединение к ним метильных групп – СНз. Метилирование, а также ацетилирование (присоединение остатков уксусной кислоты) — один из важнейших регуляторных механизмов активности генов. С уче- том этих фактов картина регуляции суточного ритма конечно же усложнилась. Установлено, например, что у млекопитающих молекулярные часы регулируют выработку кофермента NAD. 

А он, в свою очередь, регулирует активность фермента деацетилазы, которая управляет активностью генов. Об этом рассказали в своей статье Джозеф Басс и Джозеф Такахаши, посвященной, в частности, тому, как биологические часы регулируют обмен веществ («Science», 2010, т. 330, № 6009, с. 1349—1354).

То, что метаболизм циклически изменяется в течение суток, известно было давно. А теперь известно, что суточный метаболизм клетки управляется теми же продуктами генов биологических часов, в том числе через метилирование и ацетилирование. Следователь- но, десинхронозы вполне могут быть причиной нарушений обмена веществ.

Мы получаем все новые данные в подтверждение этого. Например, ученые Пенсильванского университета в сотрудничестве с коллегами из Гарварда установили, что гистондеацетилаза контролирует липидный обмен в клетках печени, причем активность этого фермента возрастает и убывает в 24-часовом цикле — то есть сама она подчинена биологическим часам («Science», 2011 т. 331, № 6022, с. 1315—1319). На смену решенным загадкам, как это всегда бывает в науке, приходят новые.

Вот лишь два примера. Владислав Вязовский («Nature», 2011, т. 472, № 7344, c. 443—447) со своими коллегами по Висконсинскому университету установил, что у крыс, которых лишали сна, отключение нейронной активности коры происходит мозаично — в ней появлялись «сонные пятна». Ученые назвали это явление «локальным сном» (local sleep). Число подобных очагов возрастает при удлинении вынужденной бессонницы, и, очевидно, поэтому крысы хуже выполняют специальные тесты.

Возможно, «сонные пятна» станут еще одной перспективной моделью для изучения работы клеточных часов. А недавно было показано, что ритмическая активность характерна и для эритроцитов млекопитающих, у которых, как известно, нет собственного ядра, а значит, нет и генов биологических часов («Nature», 2011, т. 469, № 7331, c. 498—503). Что же тогда отсчитывает время для эритроцитов? Может быть, в геноме их митохондрий имеются гены, которые обладают ритмической активностью?

Многое еще предстоит узнать о том, каким образом «ритмоводители» организма, подобные СХЯ, передают сигналы точного времени другим органам, как они сами подстраиваются по внешним сигналам и личным обстоятельствам особи. Интересно было бы выяснить, как влияет на циркадные ритмы РНК-интерференция. Кроме того, помимо суточных ритмов есть и другие. Биологические часы в разных типах клеток идут с неодинаковой скоростью.

Например, клетки кожи и слизистой кишечника делятся каждые три дня, время между делениями клеток костей тянется годами, а некоторые стволовые клетки тимуса — главного органа иммунной системы — могут не делиться в течение всей жизни. Сегодня мы знаем, как подстегнуть деление и развитие обычных клеток кожи, чтобы получить из них индуцированные стволовые клетки. Но их потенциал не идет — по крайней мере, пока — ни в какое сравнение с эмбриональными стволовыми клетками. Так что часовых дел мастерам предстоит еще много работы.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+