Эритроциты чувствуют день и ночь

Космачевская О.В.
(«ХиЖ», 2019, №10)

Любой живой организм, будь то бактерия или человек, наделен биологическими часами, отсчитывающими время с периодом около 24 часов. Это так называемые циркадные часы. Они заранее подготавливают организм, настраивая все физиологические процессы в соответствии с повторяющимся циклом день-ночь. Например, перед рассветом скорость обмена веществ увеличивается, а вечером перед сном замедляется. Часы работают в каждой нашей клетке и запускают колебания различных метаболических процессов в зависимости от времени суток. Естественно, возник вопрос, какие процессы внутри клетки заставляют идти биологические часы?

Долгое время ученые объясняли существование циркадных колебаний работой «часовых» генов, которые отвечают за производство специальных белков, подающих клеткам сигнал о том, какое сейчас время суток и что необходимо сделать. Когда количество «часовых» белков превосходит некоторый пороговый уровень, они начинают угнетать «часовые» гены. Так возникает петля обратной связи, которая вызывает 24-часовые колебания «часовых» белков.

Каково же было удивление ученых, когда они обнаружили циркадные колебания в эритроцитах человека, которые не имеют ядра, а значит, и «часовых» генов. Это означало, что для биологических часов гены совсем необязательны. Наблюдение это сделали английские ученые Джон O’Нейл и Акилеш Редди из лаборатории молекулярной биологии Кембриджа и Института Фрэнсиса Крика, опубликовав свое исследование в 2011 году в престижном журнале «Nature» [O’Neill, Reddy Nature. 2011]. Они показали, что в изолированных эритроцитах человека, помещенных в темную камеру, происходят колебания с 24-часовым периодом окисленной и восстановленной форм антиоксидантного белка — пероксиредоксина. При этом колебания сохранялись в течение нескольких дней.

К исследованиям подключились коллеги из Университета Суррея [Henslee et al., Nature Communications. 2017]. С помощью метода диэлектрофореза они обнаружили повышение концентрации ионов калия внутри клетки днем и снижение ночью. Если поступление К+ в клетку заблокировать, то циркадные ритмы остановятся. Оказалось, ритмичный транспорт К+ через мембрану необходим для работы часового механизма в эритроцитах. Ученые предполагают, что колебания К+ помогают эритроциту адаптироваться к суточным изменениям водного баланса крови.

Эти результаты были опубликованы в 2017 году в «Nature Communications». Если секрет циркадных ритмов в эритроцитах будет раскрыт, то, возможно, найдется объяснение такому известному феномену, как увеличение числа сердечных приступов и инфарктов в утреннее время. Исследования продолжаются.

123

Разные разности

07.08.2020 16:00:00

Планета Проксима b не случайно привлекает пристальное внимание астрономов. Ведь сразу после ее открытия выяснилось, что это почти Земля: массу оценили в 1,3 земных, причем расположена планета в обитаемой зоне, где возможна жидкая вода. Теперь же к расследованию присоединился точнейший спектрограф ESPRESSO.

>>
07.07.2020 18:00:00

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака...

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей…


>>
20.05.2020 18:30:00

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

>>
18.05.2020 19:00:00

Коронавирусы: в семье не без урода

Найдены молекулярные отличия более патогенных коронавирусов от менее патогенных. Пока не вполне ясно, как эти отличия работают. Но возможно ученые смогут понять, почему настолько похожие инфекционные агенты приводят к таким разным последствиям для человека.

>>
13.05.2020 17:00:00

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий...

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них…

>>