hirdetés
hirdetés

Nobel-díj 2017: a cirkadián ritmus genetikai háttere

A Nobel-díj bizottság a cirkadián ritmust szabályozó gének, génszakaszok és fehérjék megismerését találta idén kiemelkedő tudományos teljesítménynek. 

hirdetés

Október 2-án került átadásra az idei orvosi – élettani Nobel-díj. Az elismerést Jeffrey C. Hall, Michael Rosbach és Michael W. Young amerikai kutatók kapták a cirkadián ritmus sejtszintű működésének leírásáért.

A belső óra

A földi élet a bolygó körforgását követi. Sok éve ismert, hogy az itt élő lényeknek, beleértve az embert is van egy belső, biológiai órája, mely a napszaki változásokhoz szükséges alkalmazkodást biztosítja. A belső óra egyben egy életritmust is ad az élőlénynek. Ennek pontos működése eddig ismeretlen volt. Folyamatainak leírásával kézzelfoghatóvá válik a növények, állatok, emberek állandó körforgása.

Bolygónk legtöbb élőlénye a környezet változásait alapul véve alkalmazkodik az adott helyzethez. Az alkalmazkodási képességet már a 18. században felismerték, köszönhetően Jacques d’Ortous de Marian munkásságának. A francia természettudós mimózákat figyelt meg, ahogyan nappal a napfény irányába nyitják leveleiket, majd éjszakára becsukják azokat. Első kérdése az volt, hogy ha 24 órán át sötétség van, akkor mi történik? Legnagyobb meglepetésére a növény folytatta a korábban látott nyitási-zárási oszcillációt. Ebből arra következtetett, hogy a növényeknek saját belső szabályozása van. Az évszázadok múlásával a biológiai óra jelenségét állatok, majd végül az emberek körében is igazolták. Az irányadó elmélet szerint az óra a környezethez való alkalmazkodást teszi lehetővé. Ezt, a többé-kevésbé folytonos adaptációt nevezik cirkadián ritmusnak, ami a latin „circa” (körül) és „dies” (nap) szavakból tevődik össze.

A biológiai óra rengeteg, igen összetett élettani működésben vállal szerepet. Minden többsejtű organizmus, az emberrel egyetemben, hasonló molekuláris folyamatokat generál a cirkadián ritmus összehangolására. Ugyanakkor számos gén van kihatással a belső óra folyamataira. A jól működő rendszer biztosítja az élettani alkalmazkodást a különböző napszakokhoz, helyzetekhez.  Az alábbiakban ismertetett felfedezések nyomán a cirkadián biológia kutatása új lendületet vett. Reményeink szerint ez az egészségmegőrzés hátterére is rávilágíthat.

A clock gének

A ’70-es években Seymour Benzer és Ronald Konopka folytattak intenzív kutatásokat muslicákkal a cirkadián ritmust szabályozó gének azonosítására. Megfigyeléseik szerint egy bizonyos génszakasz károsítása a biológiai óra működészavarához vezetett, a muslica életciklusa ekkor felborult. A szakaszt hordozó gént „periodnak” nevezték. A nagy kérdés azonban továbbra is fennállt: hogyan működteti a period a cirkadián ritmust?

Ezen a ponton kapcsolódtak be az idei évi díjazottjai. Jeffrey Hall és Michael Rosbach 1984-ben a bostoni egyetemen sikeresen izolálta a period gént. Munkájukban erősen közreműködött a harmadik kitüntetett, Michael Young is. Ezt követően Hall és Rosbach rájöttek, hogy a period génről milyen fehérje íródik át. Ezt a fehérjét az egyszerűség kedvéért PER-nek nevezték el. A későbbiekben a PER protein funkciójának feltárására összpontosítottak. Megfigyelték, hogy a fehérje nappal felhalmozódik a sejtekben, éjszaka pedig eltűnik onnan. Igazolták, hogy a PER protein szintje 24 órás oszcillációt mutat. A cirkadián ritmus változásaival szinkronban változik a fehérje intracelluláris koncentrációja is.

A mechanizmus

Ezt követően azt akarták kideríteni, mi indítja be a PER fehérje termelését és mi tartja azt fenn? Hall és Rosbach elmélete szerint a PER fehérje gátolja a period gén expresszióját. A hipotézis alapja egy egyszerű negatív visszacsatolás, vagyis a PER önmagát is befolyásolja. Meg tudja gátolni saját szintézisét, amivel koncentrációját is folyamatosan, ciklikusan szabályozza. Az elmélet jól hangzott, azonban néhány pontja nem volt tisztázott. Egyik ilyen a lokalizáció kérdése. A period gén a sejtmagban van, míg a PER fehérje a sejtplazmában képződik. Az, hogy a fehérje a sejtmagba jut, nem kérdés, mivel jelenlétét sikerült igazolni, vagyis a feedback elv megállt a lábán. De továbbra is kérdés maradt, hogy miként jut a protein a plazmából a magba? Erre Young kutatásai adtak választ. 1994-ben Young felfedezett egy másik clock gént, melyet timeless-nek, magyarul „időtlennek” keresztelt. A timeless génről a TIM fehérje íródik át, ami szintén elengedhetetlen a normál ritmushoz. A kísérletek igazolták, hogy a TIM megköti a PER-t és a két protein együtt lép be a sejtmagba. Ott aztán blokkolják a period-ról történő transzkripciót, így hozva létre a negatív visszacsatolást.

A PER fehérje napszaki oszcillációja tehát igazolást nyert, azonban továbbra is kérdés maradt, hogy mi szabályozza még a fehérje termelésének gyakoriságát? Young munkája során még egy gént azonosított, a DBT (double time)- fehérjét kódoló  doubletime-ot. A DBT a PER fehérje felhalmozódását elnyújtja. Tulajdonképpen ez a génszakasz a felelős a 24 órás hatásért. A belső óra működésében még számos, további génszakasz részvételét írták le, melyek főként a fent említett fehérjéket stabilizálják vagy a funkciójuk feltételeit biztosítják. A három kutató munkássága kitér a period gént aktiváló fehérjékre ill. a fényhatásra, mely önmagában képes a folyamatot beindítani, serkenteni.

A folyamat részletes megismerésével lehetőség nyílik annak hatásait feltérképezni az egyes élet-és kórélettani folyamatokban.

 

H. J. S.
a szerző cikkei

hirdetés
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés

blog

Egy 57 éves, frissen kezelni kezdett hypertoniás, dohányzó férfibetegnél korábban, hegymenetben jelentkezett már anginaszerű panasza, ami miatt kardiológushoz előjegyezték. Most favágás közben jelentkezett retrosternalis szorító-markoló fájdalom.

Amennyiben a képalkotó szakemberek számára rendelkezésre áll egy iPhone vagy egy iPad készülék, rengeteg minőségi radiológia-orientált alkalmazás közül választhatnak. A más operációs rendszert használók számára jelenleg sokkal korlátozottabbak a lehetőségek.

Úgy látszik, a fül- orr- gégészetet egyre szorosabb szálak fűzik össze a babasamponnal. Most kiderült, hogy alkalmas nasenendoscopia, azaz orrtükrözés során páramentesítésre is, legalábbis thaiföldi kollégák szerint.

Azok számára, akik tudják, mik a gyógyszer hatóanyagai, a mélyvénás trombózis miatti halálesetekről szóló hír nem annyira meglepő. A Diane kombinációban tartalmaz ciproteron-acetátot és az etinil-ösztradiolt.