Sobota, 18 stycznia 2020 r.   Imieniny: Piotra, Małgorzaty
Polskie Radio PiK » Nauka i technologie
2017-10-02, 18:38 Polska Agencja Prasowa

Medyczny Nobel za zegar biologiczny

Tegoroczną nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny doceni każdy, kto zaspał i spóźnił się do szkoły lub do pracy. Trzech Amerykanów (Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young) uhonorowano za badania nad molekularnymi mechanizmami odpowiedzialnymi za rytm okołodobowy.
Już w XVIII wieku astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan badając roślinę – mimozę - stwierdził, że jej liście otwierają się w stronę słońca w ciągu dnia, a zamykają o zmierzchu. Postanowił sprawdzić, co stanie się z rośliną stale przebywającą w ciemności. Jak się okazało, także bez dostępu światła słonecznego liście otwierały się i zamykały w stałym, codziennym rytmie, jakby sterował nimi wewnętrzny zegar.

Z czasem udało się poznać więcej "zegarowych" roślin – Karol Linneusz stworzył w Uppsali pierwszy "zegar kwiatowy" z kwiatów otwierających się o określonych godzinach (jego dokładność wynosiła kilka minut). Biologiczne zegary, który pomagają dostosować fizjologię do pory dnia, zaobserwowano także u zwierząt i ludzi. Ta regularna adaptacja jest określana mianem rytmu okołodobowego.

W latach 70. XX wieku Seymour Benzer i jego student Ronald Konopka wykazali, że zaburzenia nieznanego jeszcze genu (nazwanego "genem period") zakłócają zegar biologiczny pospolitych muszek owocowych. Jednak dopiero tegorocznym laureatom udało się poznać mechanizm działania tego zegara.

W roku 1984 Jeffrey Hall i Michael Rosbash (Brandeis University w Bostonie) oraz Michael Young (Rockefeller University, Nowy Jork) wyizolowali gen "period". Później Hall i Rosbash odkryli, że specyficzne białko PER, kodowane przez gen period, gromadzi się w komórce nocą, a w dzień ulega degradacji.

W roku 1994 Michael Young odkrył drugi gen "zegarowy” (nazwano go "timeless"), kodujący białko TIM, niezbędne do normalnego rytmu dobowego. Jak wykazał Young, wiążąc się z białkiem PER - białko TIM umożliwia im obu wnikniecie do jądra komórkowego, gdzie blokują działanie genu "period". Ponieważ nadmiar białka PER blokuję jego dalszą syntezę, zjawiska te są podstawą samoregulacji. Ale co kontroluje częstotliwość oscylacji poziomów białek w żywej komórce?

Michel Young odkrył kolejny gen – "doubletime", kodujący białko DBT, opóźniające gromadzenie się białka PER. To dzięki niemu zmiany poziomu białek zachowują rytm 24-godzinny.

Dalsze badania pozwoliły zidentyfikować dodatkowe białka, będące elementami składowymi tego komórkowego mechanizmu. Pozwalają one na przykład synchronizować rytm dobowy ze zmianami światła i ciemności. Zegary biologiczne działają według tych samych zasad również w komórkach innych organizmów wielokomórkowych - także ludzi.

Wewnętrzny zegar precyzyjnie dostosowuje naszą fizjologię do faz dnia, różniących się jak dzień od nocy. Reguluje zachowanie, poziomy hormonów, sen, temperaturę ciała, apetyt, metabolizm i ciśnienie krwi. Jeśli wewnętrzny zegar nie jest zsynchronizowany z otoczeniem, gorzej się czujemy. Typowym przykładem jest zjawisko "jet lag" znane każdemu, kto poleciał samolotem na egzotyczne wakacje w strefie czasowej różniącej się o wiele godzin. Możliwość korzystania ze sztucznego światła sprawiła, że coraz częściej odchodzimy od naturalnego rytmu życia, związanego z rytmem dnia i nocy.

Specjaliści porównują funcjonowanie organizmu w rytmie okołodobowym do doskonałej orkiestry symfonicznej. Wszystkie procesy biologiczne współgrają ze sobą jak instrumenty w orkiestrze. Zaburzenia rytmu okołodobowego źle wpływają na samopoczucie. Są dowody, że przewlekłe niedopasowanie naszego stylu życia do wewnętrznego zegara (nieregularne pory aktywności i snu, na przykład praca w nocy lub w zmiennych godzinach, ekspozycja na światło w godzinach wieczornych i nocnych) mogą zwiększać ryzyko niektórych chorób.

Najczęstszym zaburzeniem rytmu okołodobowego jest zespół opóźnionej fazy snu (DSPS). Dotyczy głównie osób poniżej 30. roku życia, które zasypiają dopiero po 2:00. Jeśli pacjent może rano spać do woli, profil i długość snu są prawidłowe, ale pojawiają się problemy z porannym wstawaniem. Zaburzenie to może mieć podłoże biologiczne - albo wynikać z trybu życia, na przykład spędzania wieczornych godzin na wysiłku fizycznym, przed telewizorem, komputerem lub ze smartfonem w ręce.

Zespół przyśpieszonej fazy snu jest typowy dla osób po 60. roku życia. Chętnie zasypiają oni przed godziną 21:00, za to wstają o 3- 4:00 nad ranem, często budząc innych domowników

Rzadkim zaburzeniem jest tak zwany rytm wolno biegnący. Najczęściej pojawia się u osób niewidomych lub znajdujących się w izolacji. Każdego dnia zasypiają one i budzą się później, zgodnie z własnym, wewnętrznym rytmem okołodobowym (który jest dłuższy niż 24 godziny).(PAP).

Nauka i technologie

2018-09-25, godz. 16:32 W Toruniu nagrodzono uczestników Konkursu Astronomicznego 67 uczniów z Pomorza i Kujaw rywalizowało w 6. edycji Wojewódzkiego Konkursu Astronomicznego. Laureaci zostali dziś nagrodzeni w Domu Kopernika w Toruniu. » więcej 2018-09-25, godz. 12:30 Świat online to nie wszystko Jaki wpływ na rozwój młodego człowieka mają nowe technologie? Jak z e-uzależnieniem i nadmiernym korzystaniem z internetu i telefonów komórkowych mogą radzić ... » więcej 2018-09-23, godz. 10:55 Polscy archeolodzy odkryli w Bułgarii bogate groby z okresu rzymskiego Bogate, świetnie zachowane groby z okresu rzymskiego, czyli sprzed ok. 1800 lat, odkryli polscy archeolodzy w czasie wykopalisk w okolicy obozu legionowego No ... » więcej 2018-09-20, godz. 13:23 Gowin: astronomia będzie osobną dyscypliną nauki W czwartek(20.09) szef resortu nauki Jarosław Gowin podpisał rozporządzenie dot. dyscyplin nauki i sztuki. Przewiduje ono, że będą 44 dyscypliny naukowe i 3 a ... » więcej 2018-09-12, godz. 12:33 Maszyna szyfrująca Enigma trafi do Muzeum Historii Polski Oryginalna niemiecka maszyna szyfrująca Enigma, której kod złamali polscy matematycy zostanie zakupiona i trafi na wystawę stałą w Muzeum Historii Polski. Śro ... » więcej 2018-08-29, godz. 16:00 Sukces naukowców z UMK Dwa wynalazki stworzone przez naukowców z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika zdobyły nagrody podczas Międzynarodowych Targów Designu oraz Innowacyjności JIDE w J ... » więcej 2018-08-26, godz. 11:30 Pilotaż nowej sieci 5G zacznie się jeszcze w tym roku w Łodzi Pilotaż nowej technologii, umożliwiający szybki rozwój polskiej gospodarki, zacznie się jeszcze w tym roku w Łodzi - zadeklarowała w czwartek minister przedsi ... » więcej 2018-08-21, godz. 08:49 Wrocławscy naukowcy pracują nad alternatywną dla GMO metodą modyfikacji roślin Wrocławscy naukowcy pracują nad stworzeniem alternatywnej dla GMO metody modyfikacji roślin. Metodami epigenetycznymi chcą wyhodować m.in. len dający większe ... » więcej 2018-08-21, godz. 08:48 Microsoft: nowe rosyjskie cyberataki przed wyborami do Kongresu USA Powiązana z władzami Rosji grupa hakerów próbowała 'zakłócić procesy demokratyczne' przed listopadowymi wyborami do Kongresu USA, tworząc fikcyjne domeny inte ... » więcej 2018-08-19, godz. 13:27 Egipt zaostrza kontrolę nad internetem Prezydent Egiptu Abd el-Fatah es-Sisi podpisał nowe prawo, które zaostrza kontrolę nad siecią - podał w niedzielę serwis BBC. Nowe 'przepisy o cyberbezpieczeń ... » więcej
45678910