?mimi Nobel n? Fiziologji ose Mjek?si n? vitin 2017 u dha p?r zbulimin e gjeneve q? p?rcaktojn? funksionimin e or?s biologjike, nj? mekaniz?m nd?rqelizor q? kontrollon luhatjet ciklike t? proceseve biologjike q? lidhen me ndryshimin e dit?s dhe nat?s. Ditore ose e natyrshme n? t? gjith? organizmat e gjall?, nga cianobakteret tek kafsh?t m? t? larta.

Sigurisht, ?do rezultat shkencor q? ka marr? nj? njohje t? till? n? mbar? bot?n bazohet n? arritjet e paraardh?sve t? tij. P?r her? t? par?, koncepti i nj? ore biologjike u ngrit n? shekullin e 17-t?, kur astronomi francez Jean Jacques de Meran zbuloi se ritmi ditor i l?vizjes s? gjetheve t? bim?ve nuk zhduket as n? err?sir?: ai ?sht? "programuar n? m?nyr? t? ngurt?". ”, dhe jo p?r shkak t? veprimit t? mjedisit.

Q? nga ai moment filloi studimi i fenomenit t? or?ve biologjike. Doli se pothuajse n? t? gjith? organizmat e gjall? proceset ciklike ndodhin me nj? periudh? ditore ose pothuajse ditore. Dhe edhe n? munges? t? faktorit kryesor t? jasht?m t? sinkronizimit - ndryshimit t? dit?s dhe nat?s, organizmat vazhdojn? t? jetojn? sipas ritmit ditor, megjith?se periudha e k?tij ritmi mund t? jet? m? e gjat? / m? e shkurt?r se gjat?sia e dit?s, n? var?si t? karakteristikat individuale.

Baza gjenetike e or?s biologjike u vendos p?r her? t? par? n? vitet 1970, kur gjeni Per (nga periudha) u zbulua n? miz?n e frutave. Autor?t e k?tij zbulimi, Seymour Benzer dhe studenti i tij Ronald Konopka i Institutit t? Teknologjis? n? Kaliforni, kryen nj? eksperiment n? shkall? t? gjer?, duke punuar me qindra linja laboratorike mizash t? marra duke p?rdorur mutagjenez? kimike. Shkenc?tar?t vun? re se me t? nj?jt?n periudh? ndri?imi n? disa miza, periudha e ritmit ditor t? gjumit dhe zgjimit u b? ose duksh?m m? e vog?l se dita e zakonshme (19 or?) ose m? e gjat? (28 or?); p?rve? k?saj, u gjet?n "aritmik?" me nj? cik?l plot?sisht asinkron. N? nj? p?rpjekje p?r t? identifikuar gjenet q? kontrollojn? ritmin cirkadian n? mizat e frutave, shkenc?tar?t kan? treguar se ?rregullimet e ritmit shoq?rohen me mutacione n? nj? gjen t? panjohur ose grup gjenesh.

K?shtu, nobelist?t e ardhsh?m Hall, Rosbash dhe Young kishin tashm? n? dispozicion linja mizash me ndryshime t? p?rcaktuara gjenetikisht n? periudh?n e gjumit dhe zgjimit. N? vitin 1984, k?ta shkenc?tar? izoluan dhe sekuencuan gjenin e d?shiruar Per dhe zbuluan se niveli i protein?s q? kodon ndryshon ?do dit?, duke arritur kulmin gjat? nat?s dhe duke u ulur gjat? dit?s.

Ky zbulim i dha nj? shtys? t? re k?rkimit, q?llimi i t? cilit ?sht? t? kuptojm? pse mekanizmat e ritmeve cirkadiane funksionojn? n? k?t? m?nyr? dhe jo ndryshe, pse individ? t? ndrysh?m mund t? ken? periudha t? ndryshme ditore, por n? t? nj?jt?n koh? rezultojn? t? jen? rezistent ndaj t? jasht?m. faktor? t? till? si temperatura (Pittendrich, 1960). K?shtu, puna e kryer mbi cianobakteret (algat blu-jeshile) tregoi se me nj? rritje t? temperatur?s me 10 ?С, periudha ditore e proceseve metabolike t? tyre ciklike ndryshon me vet?m 10-15%, nd?rsa, sipas ligjeve t? kinetik?s kimike, ky ndryshim duhet t? jet? pothuajse i rendit! Ky fakt ?sht? b?r? nj? sfid? e v?rtet?, pasi t? gjitha reaksionet biokimike duhet t'u binden rregullave t? kinetik?s kimike.

Tani shkenc?tar?t kan? r?n? dakord q? ritmi i proceseve ciklike mbetet mjaft i q?ndruesh?m sepse cikli ditor p?rcaktohet nga m? shum? se nj? gjen. N? vitin 1994, Young zbuloi gjenin Tim n? Drosophila, i cili kodon nj? protein? t? p?rfshir? n? rregullimin e reagimit t? nivelit t? protein?s PER. Me nj? rritje t? temperatur?s, prodhimi i jo vet?m proteinave t? p?rfshira n? formimin e ciklit cirkadian, por edhe proteinave t? tjera q? e pengojn? at?, rritet, si rezultat, puna e or?s biologjike nuk humbet.

Tek gjitar?t, ?sht? zbuluar nj? familje e t?r? gjenesh cirkadiane - Bmal1, Clock, Cry1-2, Per1-3, mekanizmi i t? cilave i n?nshtrohet parimit t? reagimit. Proteinat BMAL1 dhe CLOCK aktivizojn? gjenet Per dhe Cry, duke rezultuar n? sintez?n e proteinave PER dhe CRY. Kur k?to proteina b?hen t? bollshme, ato fillojn? t? shtypin aktivitetin e BMAL1 dhe CLOCK, duke zvog?luar k?shtu sintez?n e tyre. Kur sasia e proteinave PER dhe CRY zvog?lohet n? nj? nivel t? caktuar, BMAL1 dhe CLOCK riaktivizohen. Cikli vazhdon

Mekanizmat baz? t? ritmeve cirkadiane jan? studiuar mjaftuesh?m deri m? sot, megjith?se shum? detaje kan? mbetur t? pashpjeguara. K?shtu, nuk ?sht? e qart? se si disa "or?" mund t? bashk?jetojn? nj?koh?sisht n? nj? organiz?m: si realizohen proceset q? ndodhin me periudha t? ndryshme? P?r shembull, n? eksperimentet ku njer?zit jetonin n? ambiente t? mbyllura ose n? nj? shpell? pa marr? informacion p?r ndryshimin e dit?s dhe nat?s, temperatur?n e trupit t? tyre, sekretimin e hormoneve steroide dhe parametrat e tjer? fiziologjik? t? cikluar me nj? periudh? rreth 25 or?. , periudhat e gjumit dhe zgjimit mund t? ndryshojn? nga 3 deri n? 60 pasdite (Wever, 1975).

Studimi i ritmeve cirkadiane ?sht? gjithashtu i r?nd?sish?m p?r t? kuptuar funksionimin e trupit n? kushte ekstreme, p?r shembull, n? Arktik, ku faktor?t natyror? t? sinkronizimit t? ritmeve cirkadiane nuk funksionojn? n? kushtet polare t? dit?s dhe nat?s. Ekzistojn? prova bind?se q? gjat? nj? q?ndrimi t? gjat? n? kushte t? tilla, nj? person ndryshon ndjesh?m ritmet cirkadiane t? nj? numri funksionesh (Moshkin, 1984). Tani e kuptojm? se ky faktor mund t? ndikoj? ndjesh?m n? sh?ndetin e njeriut dhe njohja e baz?s molekulare t? ritmeve cirkadiane duhet t? ndihmoj? n? identifikimin e varianteve t? gjeneve q? do t? jen? "t? dobishme" kur punoni n? kushte polare.

Por njohuria rreth bioritmeve ?sht? e r?nd?sishme jo vet?m p?r eksploruesit polar?. Ritmet cirkadiane ndikojn? n? metabolizmin ton?, funksionin e sistemit imunitar dhe inflamacionin, presionin e gjakut, temperatur?n e trupit, funksionin e trurit dhe m? shum?. Efektiviteti i barnave t? caktuara dhe efektet an?sore t? tyre varen nga koha e dit?s. Me nj? mosp?rputhje t? detyruar midis "or?ve" t? brendsh?m dhe t? jasht?m (p?r shembull, p?r shkak t? nj? fluturimi n? gjer?si t? gjer? ose t? pun?s n? turne t? nat?s), mund t? v?rehen nj? s?r? mosfunksionimesh t? trupit, nga ?rregullimet e traktit gastrointestinal dhe sistemit kardiovaskular deri te depresioni, duke rritur edhe rrezikun e zhvillimit t? kancerit.s?mundjet.

Let?rsia

PITTENDRIGH C.S. Ritmet cirkadiane dhe organizimi cirkadian i sistemeve t? gjalla.Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 1960; 25: 159-84.

Wever, R. (1975). "Sistemi cirkadian shum?oshilator i njeriut". Int J Chronobiol. 3 (1): 19–55.

Moshkin M.P. Ndikimi i regjimit t? drit?s natyrore n? bioritmet e eksploruesve polare // Fiziologjia e njeriut. 1984, 10 (1): 126-129.

P?rgatitur nga Tatyana Morozova

Laureat?t e ?mimit Nobel n? Fiziologji ose Mjek?si p?r 2017. Ata ishin studiuesit amerikan? Jeffrey Hall, Michael Rosbash dhe Michael Young. ?mimi do t? jepet "p?r zbulimin e mekanizmave molekular? p?r kontrollin e ritmeve cirkadiane". Cilat jan? k?to ritme dhe ?far? mekanizmash i kontrollojn? ato? Pse ?sht? kaq e r?nd?sishme?

- Nata po vjen. Qyteti bie n? gjum?, mafia zgjohet.

Fakti q? aktiviteti i qenieve t? gjalla varet nga koha e dit?s ?sht? i njohur me shekuj. T? gjith? e din? q? lop?t kullosin gjat? dit?s, gjelat k?ndojn? n? m?ngjes dhe kotelet kapin njer?zit e fjetur nga thembra n? or?n dy t? m?ngjesit. N? ?do lloj krijesash t? gjalla, nga cianobakteret nj?qelizore deri te balenat e m?dha shum?ton?she dhe pem?t shekullore, periudhat e aktivitetit z?vend?sohen me periudha pushimi, disa hormone lirohen n? periudha t? caktuara t? dit?s, gjethet palosen dhe shpalosen si orar. Por ?far? ?sht? kjo or?? Cila ?sht? natyra e tyre? Shum? kopje jan? thyer n? 300 vitet q? njer?zit jan? p?rpjekur t'u p?rgjigjen k?tyre pyetjeve. ?mimi Nobel k?t? vit iu dha me merit? njer?zve q? vendos?n, n?se jo nj? fund, at?her? t? pakt?n nj? vij? t? guximshme q? e ndante shkenc?n e mekanizmave q? p?rcaktojn? ritmet cirkadiane n? "para" dhe "pas".

Sfondi

P?rgjigja m? logjike p?r pyetjen se nga vjen ky aktivitet periodik ?sht? ora diellore. Ashtu si, dielli lind, aktiviteti i specieve "dit?" rritet dhe speciet "nat?" zvog?lohen. Rregullatori kryesor ?sht? ndri?imi, si dhe faktor?t q? e shoq?rojn? at? - rritja dhe r?nia e temperatur?s, ndryshimi i drejtimit t? er?s dhe t? gjitha n? t? nj?jt?n m?nyr?. Kjo paradigm? u p?rdor n? m?nyr? aktive nga romak?t e lasht?, dita e t? cil?ve filloi n? momentin e lindjes s? diellit mbi horizont, dhe nata - n? momentin e per?ndimit t? diellit. Meqen?se dita dhe nata p?rb?heshin nga 12 or?, koh?zgjatja e or?s tek romak?t varej nga fakti n?se ishte nat? apo dit?, dhe nga stina.

I pari q? kontrolloi n?se faktor?t e jasht?m p?rcaktojn? v?rtet aktivitetin e qenieve t? gjalla u mor nga astronomi francez Jean-Jacques de Mero n? fillim t? shekullit t? 18-t?. Si nj? organiz?m model, ai p?rdori mimoz?n, e cila reagon shum? qart? ndaj ndryshimit t? dit?s dhe nat?s - gjat? dit?s, gjethet e saj t? vogla delikate kthehen drejt diellit, dhe n? err?sir? ato palosen dhe ulen posht?. De Mero e vendosi mimoz?n n? nj? kuti t? err?t dhe v?zhgoi me habi se si p?r rreth nj? jav? ajo palosi dhe shpalosi gjethet e saj n? koh?n e duhur, pavar?sisht munges?s s? stimulimit t? drit?s (Fig. 1). Bazuar n? k?t?, ai supozoi se ritmi i k?tij procesi ?sht? vendosur nga brenda, dhe jo nga jasht?.

Figura 1. P?rvoja e De Mero. Astronomi vuri re se mimoza ruan aft?sin? p?r t? shpalosur gjethet n? m?ngjes dhe p?r t'i palosur ato gjat? nat?s edhe pa ekspozuar ndaj drit?s s? diellit.

Si? ndodh m? shpesh n? raste t? tilla, fenomeni i ri u harrua p?r momentin dhe u rizbulua n? fillim t? shekullit t? 20-t?. P?r shum? dekada pati debate t? nxehta midis ideolog?ve t? "or?s s? brendshme" dhe "faktor?ve mjedisor?", derisa n? vitin 1971 u botua nj? punim zbulues nga shkenc?tar?t e Kalifornis?, ku treguan se ritmet cirkadiane jan? gjenetike n? natyr?. Ideja nuk ?sht? e par?nd?sishme, pasi edhe mb?shtet?sit e "or?s s? brendshme" besonin se n?se ato ishin t? nj? natyre gjenetike, at?her? numri i gjeneve t? p?rfshira duhet t? ishte shum? i madh dhe kjo ve?ori nuk do t? ndikohej ndjesh?m nga mutacionet.

Mizat e frutave Drosophila u p?rdor?n si model. Koha ishte e eg?r, amplifikator?t dhe sekuencat nuk ishin shpikur ende, dhe n? vend t? pipetave n? laborator? kishte s?pata guri. Eksperimentuesit derdh?n mutagjen? n? vez?t e mizave, duke shkaktuar ndryshime n? gjenet e rast?sishme. Dhe ata arrit?n t? merrnin tre rreshta miza frutash t? ndryshme n? "rit?m". Linja e par? kishte nj? rit?m cirkadian q? zgjat 28 or?, e dyta - 19 or?, dhe n? rreshtin e tret?, parametrat ritmik? zakonisht nuk ndiqnin ndonj? cik?l t? duksh?m (Fig. 2). N?p?rmjet k?rkimeve t? gjata duke p?rdorur metodat e gjenetik?s klasike, studiuesit ishin n? gjendje t? lokalizonin vendin p?rgjegj?s p?r ndryshimet. Doli t? ishte nj? gjen n? kromozomin e seksit X, i cili u em?rua periudh?. N? at? koh?, n? munges? t? metodave molekulare, ishte e pamundur t? vazhdohej. ?far? ?sht? ky gjen dhe si funksionon ai mbetet nj? mister.

Figura 2. Mutant?t Drosophila me ritme t? nd?rprera cirkadiane. Mutacione t? ndryshme n? gjen periudh? mund t? ndryshoj? koh?zgjatjen e ciklit cirkadian lart ose posht?, ose edhe ta shkat?rroj? plot?sisht at?.

Pse u dha Nobeli?

N? mesin e viteve 1980, kur s?patat prej guri ishin zbehur tashm? n? sfond dhe amplifikator?t e par? po vendoseshin me druajtje n? laborator?t e biolog?ve, dy grupe po punonin p?r problemin e ritmeve cirkadiane n? SHBA. I pari, i udh?hequr nga Jeffrey Hall dhe Michael Rosbash, punoi n? Universitetin Brandeis n? Massachusetts, i dyti, i udh?hequr nga Michael Young, n? Universitetin Rockefeller n? Nju Jork. N? t? nj?jt?n koh?, k?to grupe ishin n? gjendje t? klononin gjenin periudh?, renditni dhe studioni sekuenc?n e tij. T? dh?nat e para p?r struktur?n e gjenit dhe protein?n q? ai kodon nuk dhan? nj? p?rgjigje t? qart? p?r mekanizmat e pun?s s? tij, duke shkaktuar shum? teori kurioze.

Nuk ishte e qart?, para s? gjithash, n? ?far? niveli vepronte ky gjen. Shumica e supozimeve t? b?ra m? pas lidhnin produktin e tij, t? quajtur PER, me proteinat e membran?s q? ose rregullojn? hyrjen n? qeliz? t? ?do substance aktive nga jasht?, ose ndryshojn? natyr?n e nd?rveprimit t? qelizave me nj?ra-tjetr?n. Nj? gj? ishte e qart? - duhet t? ket? nj? oshilator me nj? periudh? prej 24 or?sh dhe puna e tij duhet t? lidhet drejtp?rdrejt me protein?n PER.

Dhe ky oshilator u gjet - doli t? ishte, ?udit?risht, vet? proteina PER. Hall dhe Rosbash treguan se n? neuronet e mizave p?rqendrimi i k?saj proteine ka nj? cik?l 24-or?sh me nj? kulm rreth mesnat?s. MARN e k?saj proteine doli t? jet? subjekt i t? nj?jtit cik?l, megjithat?, kulmi i p?rqendrimit t? tij doli t? zhvendoset disa or? m? her?t n? lidhje me kulmin e protein?s (zakonisht, maja t? tilla duhet t? p?rkojn?). Studiuesit mor?n mutant t? pakuptimt? p?r k?t? protein? (nd?rsa mRNA sintetizohet, por proteina jo) dhe pan? q? ndryshimet periodike n? p?rqendrimin e mARN-s? zhduken. P?rfundimi u ndoq menj?her? - proteina PER ?sht? nj? modulator b?rthamor i transkriptimit dhe bllokon sintez?n e vet (Fig. 3 a).

Figura 3. Nj? oshilator i p?rb?r? nga proteina q? rregullojn? negativisht shprehjen e ARN-s? s? tij vepron n? trup. P?r shkak t? nj? sistemi t? deg?zuar t? rregullator?ve pozitiv? dhe negativ?, oshilatori ka nj? periudh? prej af?rsisht 24 or?sh dhe mund t? rregulloj? pun?n e tij me ndryshimet n? or?t e dit?s.

Bazuar n? k?t? p?rfundim, u propozua nj? hipotez? TTFL (Cikli i komenteve t? transkriptimit-p?rkthimit- reagimet transkriptive-p?rkthyese). Sipas k?saj hipoteze, oshilatori i ritmit cirkadian p?rb?het nga nj? ose m? shum? proteina q? kontrollojn? shprehjen e tyre duke ulur posht? transkriptimin dhe/ose p?rkthimin. Ishte e qart? se nj? gjen periudh? n? pamund?si p?r t? nd?rtuar plot?sisht nj? rit?m cirkadian, ai ka nevoj? p?r partner?.

K?ta partner? u zbuluan nga Michael Young. Ai identifikoi nj? gjen q? e quajti pa koh?, mRNA dhe produkti i t? cilit (proteina TIM) gjithashtu iu n?nshtruan l?kundjeve 24-or?she. Doli q? proteinat PER dhe TIM mund t? hyjn? n? b?rtham? vet?m pasi nd?rveprojn? me nj?ra-tjetr?n. Nj?ra pa tjetr?n nuk ?sht? n? gjendje t? punoj?, dhe aq m? tep?r - pa komunikim, ato shkat?rrohen menj?her? n? proteazom?. S? bashku, ata hyjn? n? b?rtham? dhe bllokojn? shprehjen e tyre (Fig. 3 a).

M? pas, u gjet?n edhe rregullator? pozitiv? t? shprehjes s? k?tyre gjeneve, t? cil?t e komplikuan m? tej pamjen. U identifikuan gjithashtu marr?dh?nie me faktor?t mjedisor?. Ata q? kan? kaluar shum? zona kohore gjat? udh?timit e din? se n? fillim trupi nuk mund t? p?rshtatet me or?t e reja t? dit?s, por pas disa dit?sh ritmet cirkadiane sinkronizohen me realitetin dhe jeta b?het p?rs?ri e bukur dhe gjumi ?sht? i sh?ndosh?.

Si? doli, nj? cil?sim i till? ?sht? p?rgjegj?s p?r nj? grup t? t?r? proteinash rregullatore q? prekin t? nj?jtin oshilator PER-TIM (Fig. 3 b). P?r shembull, Young zbuloi protein?n CRY, e cila aktivizohet si p?rgjigje ndaj rritjes s? drit?s s? ambientit, lidh TIM dhe e d?rgon at? t? degradohet. K?shtu, her?t ose von? n? m?ngjes ndryshon karakteristikat e pikut TIM, e cila nga ana tjet?r ndryshon profilin e shprehjes PER. Pas disa dit?sh, ritmi cirkadian stabilizohet n? nj? pozicion t? ri.

T? gjitha k?to t? dh?na dhe hipoteza t? konfirmuara me sukses kan? ndryshuar shum? kuptimin ton? p?r ritmet cirkadiane. Teoria e oshilatorit t? brendsh?m u konfirmua pa m?dyshje fal? p?rpjekjeve t? Hall, Rosbash dhe Young, p?r t? cilat ata merituan ?mimin Nobel. Por k?rkimet n? k?t? fush? interesante jan? ende n? vazhdim.

Jo vet?m fluturon...

Mizat jan?, natyrisht, t? mira, por ?'t? themi p?r gjitar?t n? p?rgjith?si dhe njer?zit n? ve?anti? Gjith?ka doli t? ishte e ngjashme n? p?rgjith?si, por e shk?lqyer n? detaje. Ritmet cirkadiane te gjitar?t ndahen n? qendrore dhe periferike. Rregullatori qendror ?sht? b?rthama suprakiazmatike e hipotalamusit n? tru. Kur ndryshon ritmi i ndri?imit, ai ?sht? i pari q? riorganizon ciklin e tij t? aktivitetit t? sistemit t? proteinave PER. N?n kontrollin e k?saj b?rthame, melatonin (hormoni i gjumit) lirohet n? gj?ndr?n pineale, p?rmes s? cil?s rregullon ritmet cirkadiane n? indet e tjera t? trupit.

Shum? funksione fiziologjike t? qelizave dhe indeve rezultuan t? jen? t? lidhura me proteinat e kaskad?s cirkadiane (Fig. 4). P?r shembull, n? m?ngjes, p?rgjigja e insulin?s s? pankreasit ndaj marrjes s? karbohidrateve ?sht? m? e theksuar sesa n? mbr?mje. Dhe kjo nuk mund t? shpjegohet as me nj? "grev? urie" t? nat?s - kafsh?t q? u injektuan me glukoz? n? gjak p?r 24 or? me nj? rit?m konstant kishin nivelin m? t? ul?t (dhe nivelin m? t? lart? t? insulin?s) n? m?ngjes. N? m?nyr? t? ngjashme, p?rthithja e yndyrave dhe proteinave ndryshon. K?shtu, k?shilla “t? mos hani pas 18”, kaq e zakonshme n? revistat e fitnesit, rezulton t? ket? nj? arsye fiziologjike.

Figura 4. Shum? aspekte t? funksionimit t? trupit t? njeriut varen nga koha e dit?s dhe kontrollohen nga ritmet cirkadiane.

Ritmet cirkadiane n? p?rgjith?si prekin pothuajse ?do fush? t? fiziologjis? son?. Performanca jon?, nivelet e pothuajse t? gjitha hormoneve kryesore, s?mundjet e k?shtu me radh? varen nga koha e dit?s. Sigurisht, tashm? ka grupe q? po investojn? n? grante p?r marr?dh?niet midis ritmeve t? nd?rprera cirkadiane dhe kancerit, s?mundjeve neurodegjenerative dhe kardiovaskulare dhe tema t? tjera interesante.

Studimet e marr?dh?nies midis ritmeve cirkadiane dhe plakjes jan? shum? premtuese. Dihet se b?rthama suprakiazmatike degradohet me kalimin e mosh?s dhe punon m? pak rregullisht n? pleq?ri. Njer?zit e moshuar p?rshtaten duksh?m m? keq me ndryshimin e zonave kohore, tolerojn? m? keq zgjimin e detyruar dhe sh?rohen gjat? gjumit. Tek brejt?sit, studiuesit kan? treguar se prishja e gjeneve t? ritmit cirkadian ?on n? nj? reduktim t? ndjesh?m t? jet?gjat?sis? s? tyre dhe, mjaft interesante, n? fillimin m? t? hersh?m t? s?mundjeve "pleq?rie".

Zhvillimi i m?tejsh?m

P?r momentin, biologjia cirkadiane po evoluon me nj? rit?m t? furish?m. Studimi i opsioneve p?r efektet farmakologjike n? ritmet cirkadiane, ve?an?risht ato t? shqet?suara nga udh?timi, mosha ose s?mundja. N? barnatore, tashm? mund t? blini preparate melatonine p?r udh?tar?t.

2 tetor 2017 n? or?n 17:08

?mimi Nobel n? Fiziologji ose Mjek?si 2017: Mekanizmi molekular i or?s biologjike

• Shkenca popullore,
• Bioteknologji,
• Sh?ndeti Geek

M? 2 tetor 2017, Komiteti Nobel shpalli emrat e fituesve t? ?mimit Nobel 2017 n? Fiziologji ose Mjek?si. 9 milion? SEK do t? ndahen n? m?nyr? t? barabart? nga biolog?t amerikan? Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash dhe Michael W. Young p?r zbulimin e tyre t? mekanizmit molekular t? or?s biologjike, dometh?n?, ritmit qarkullues pafund?sisht t? rrethuar t? jet?s s? organizmave, duke p?rfshir? nj? person.

Gjat? miliona viteve, jeta ?sht? p?rshtatur me rrotullimin e planetit. Prej koh?sh dihet se ne kemi nj? or? t? brendshme biologjike q? parashikon dhe p?rshtatet me koh?n e dit?s. N? mbr?mje dua t? bie n? gjum?, dhe n? m?ngjes dua t? zgjohem. Hormonet l?shohen n? gjak n? nj? baz? t? planifikuar rrept?sisht, dhe aft?sit? / sjellja e nj? personi - koordinimi, shpejt?sia e reagimit - varen gjithashtu nga koha e dit?s. Por si funksionon kjo or? e brendshme?

Zbulimi i or?s biologjike i atribuohet astronomit francez Jean-Jacques de Meran, i cili n? shekullin e 18-t? vuri re se mimoza largohet drejt Diellit gjat? dit?s dhe mbyllet gjat? nat?s. Ai pyeste veten se si do t? sillej bima n?se vendosej n? err?sir? totale. Doli q? edhe n? err?sir?, mimoza ndoqi planin - ishte sikur t? kishte nj? or? t? brendshme.

M? von?, bioritme t? tilla u gjet?n n? bim? t? tjera, kafsh? dhe njer?z. Pothuajse t? gjith? organizmat e gjall? n? planet reagojn? ndaj Diellit: ritmi cirkadian ?sht? i nd?rtuar fort n? jet?n tok?sore, n? metabolizmin e gjith? jet?s n? planet. Por si funksionon ky mekaniz?m mbetet nj? mister.

Laureat?t e Nobelit kan? izoluar nj? gjen q? kontrollon ritmin ditor biologjik n? mizat e frutave (njeriu dhe miza kan? shum? gjene t? p?rbashk?ta p?r shkak t? pranis? s? paraardh?sve t? p?rbashk?t). Ata e b?n? zbulimin e tyre t? par? n? 1984. Gjeni i hapur u em?rua periudh?.

Gjeni periudh? kodifikon protein?n PER, e cila grumbullohet n? qeliza gjat? nat?s dhe shkat?rrohet gjat? dit?s. P?rqendrimi i protein?s PER ndryshon n? nj? orar 24-or?sh n? p?rputhje me ritmin cirkadian.

M? pas ata identifikuan p?rb?r?s shtes? t? protein?s dhe zbuluan plot?sisht mekanizmin e vet?-mjaftuesh?m nd?rqelizor t? ritmit cirkadian - n? k?t? reagim unik, proteina PER bllokon aktivitetin e gjenit. periudh?, dometh?n?, PER bllokon sintez?n e vetvetes, por gradualisht shkat?rrohet gjat? dit?s (shih diagramin e m?sip?rm). ?sht? nj? mekaniz?m i vet?-mjaftuesh?m me lak pafund?sisht. Ajo funksionon n? t? nj?jtin parim n? organizmat e tjer? shum?qelizor?.

Pas zbulimit t? gjenit, protein?s p?rkat?se dhe mekanizmit t? p?rgjithsh?m t? or?s s? brendshme, disa pjes? t? tjera t? enigm?s mungonin. Shkenc?tar?t e dinin se proteina PER grumbullohet n? b?rtham?n e qeliz?s gjat? nat?s. Ata gjithashtu e dinin se ARNi p?rkat?se prodhohet n? citoplazm?. Ishte e paqart? se si proteina kalon nga citoplazma n? b?rtham?n e qeliz?s. N? vitin 1994, Michael Young zbuloi nj? gjen tjet?r pa koh?, e cila kodon protein?n TIM, e cila ?sht? gjithashtu e nevojshme p?r funksionimin normal t? or?s s? brendshme. Ai v?rtetoi se n?se TIM bashkohet me PER, at?her? nj? pal? proteina ?sht? n? gjendje t? dep?rtoj? n? b?rtham?n qelizore, ku bllokojn? aktivitetin e gjenit. periudh?, duke p?rfunduar k?shtu nj? cik?l t? pafund t? prodhimit t? protein?s PER.

Doli se ky mekaniz?m me sakt?si t? holl? e p?rshtat or?n ton? t? brendshme me koh?n e dit?s. Ai rregullon funksione t? ndryshme kritike t? trupit, duke p?rfshir? sjelljen e njeriut, nivelet e hormoneve, gjumin, temperatur?n e trupit dhe metabolizmin. Nj? person ndihet keq n?se ka nj? mosp?rputhje t? p?rkohshme midis kushteve t? jashtme dhe or?s s? tij t? brendshme biologjike, p?r shembull, kur udh?ton n? distanca t? gjata n? zona t? ndryshme kohore. Ekzistojn? gjithashtu d?shmi se nj? ?ekuilib?r kronik midis stilit t? jetes?s dhe or?s s? brendshme lidhet me nj? rrezik n? rritje t? s?mundjeve t? ndryshme, duke p?rfshir? diabetin, obezitetin, kancerin dhe s?mundjet kardiovaskulare.

Michael Young m? von? identifikoi nj? gjen tjet?r koh? t? dyfisht?, q? kodon protein?n DBT, e cila ngadal?son akumulimin e protein?s PER n? qeliz? dhe lejon trupin t? p?rshtatet m? sakt? me dit?n 24-or?she.

N? vitet pasuese, laureat?t aktual? t? Nobelit hodh?n m? shum? drit? mbi pjes?marrjen e komponent?ve t? tjer? molekular? n? ritmin cirkadian, ata gjet?n proteina shtes? q? p?rfshihen n? aktivizimin e gjeneve. periudh?, dhe zbuloi gjithashtu mekanizmat se si drita ndihmon n? sinkronizimin e or?s biologjike me kushtet e jashtme mjedisore.

Nga e majta n? t? djatht?: Michael Rosebash, Michael Young, Geoffrey Hall

Hulumtimi mbi mekanizmin e or?s s? brendshme nuk ka p?rfunduar. Ne njohim vet?m pjes?t themelore t? mekanizmit. Biologjia cirkadiane - studimi i or?s s? brendshme dhe ritmit cirkadian - ?sht? shfaqur si nj? zon? e ve?ant?, me zhvillim t? shpejt? t? k?rkimit. Dhe gjith?ka ndodhi fal? tre fituesve aktual? t? ?mimit Nobel.

Ekspert?t kan? diskutuar p?r disa vite se ?far? do t? jepet ?mimi Nobel p?r mekanizmin molekular t? ritmeve cirkadiane - dhe kjo ngjarje m? n? fund ka ndodhur.

N? Stokholm jan? shpallur fituesit e ?mimit Nobel n? Fiziologji dhe Mjek?si. K?t? her? ?mimi iu dha Jeffrey Hall, Michael Rosbash, Michael Young (Jeffrey Hall, Michael Rosbash, Michael Young) p?r zbulimin e mekanizmave molekular? q? q?ndrojn? n? themel t? ritmeve cirkadiane - luhatjet ditore n? parametrat e ndrysh?m t? trupit q? jan? karakteristike p?r pothuajse t? gjitha qeniet e gjalla. . Shpallja e fituesit u transmetua drejtp?rdrejt n? faqen e internetit t? Komitetit t? Nobelit. M? shum? informacion rreth pun?s s? laureat?ve mund t? gjeni n? njoftimin p?r shtyp t? Komitetit Nobel.

Studiuesit zbuluan n? m?nyr? t? pavarur n? miz?n e frutave Drosophila melanogaster gjenit dhe proteinat periudh?, p?rqendrimi i t? cilit luhatet me nj? frekuenc? prej 24 or?sh dhe p?rcakton pun?n e "or?s biologjike" t? kafsh?s.

Ritmet cirkadiane (nga fjal?t latine rreth dhe dieta, q? p?raf?rsisht p?rkthehet si "gjat? dit?s"), q? m? shpesh quhet ora biologjike, gjendet te bakteret, k?rpudhat, bim?t dhe kafsh?t dhe ?sht? nj? oshilator biokimik, d.m.th. sistemi i rregullt oscilues. Ora biologjike rregullon jo vet?m alternimin e gjumit dhe zgjimit, por edhe sjelljen e t? ngr?nit, dhe te gjitar?t, presionin e gjakut dhe p?rqendrimin e hormoneve (n? ve?anti, kortizolit dhe melatonin?s). Pavar?sisht natyr?s s? tyre "t? brendshme", aktiviteti i or?s rregullohet nga faktor? t? jasht?m, kryesori i t? cil?ve ?sht? drita.

P?r her? t? par?, mutacionet q? prishin ritmet cirkadiane (mutacionet e or?s) u zbuluan nga Ronald Konopka dhe Seymour Benzer - botimi i tyre q? p?rshkruan mizat me nj? regjim t? shqet?suar u botua n? 1971 (t? dy studiuesit kan? vdekur tashm? dhe ?mimi nuk ?sht? dh?n? pas vdekjes) . Shkenc?tar?t i dhan? emrin (periudha) p?rkat?se vendndodhjes n? t? cil?n ishin p?rqendruar mutacionet.

Nj? studim m? i plot? i or?s biologjike n? nivel molekular filloi n? vitet 1980 n? Laboratorin Young n? Universitetin Rockefeller dhe n? Universitetin Brandeis, ku punonin Hall dhe Rosbash. Fituesit aktual? t? ?mimit Nobel p?rcaktuan n? m?nyr? t? pavarur koordinatat e gjenit periudh? dhe sekuenca e saj nukleotide.

Hall dhe Rooibach ishin n? gjendje t? identifikonin produktin e gjenit periudh?- P?R protein?. Kjo protein? grumbullohet gjat? nat?s dhe degradohet gjat? dit?s. Luhatjet n? p?rqendrimin e protein?s PER korrespondonin me ritmet cirkadiane t? mizave. Doli q? PER rregullon shprehjen e gjenit t? vet, por p?r k?t? i duhet nj? partner - proteina TIM e koduar nga gjeni pa koh?. Michael Young e identifikoi k?t? gjen n? pun?n e tij dhe tregoi se si kompleksi i proteinave PER dhe TIM hyn n? b?rtham? dhe bllokon aktivitetin e gjenit. periudh?.

Vet?m n? 30 vitet e ardhshme q? nga identifikimi i gjenit periudh? N? Drosophila u zbuluan dhjet? gjene, puna e t? cilave p?rcakton plot?sisht ritmet cirkadiane. Gjasht? nga dhjet? gjenet u gjet?n n? laboratorin e Young n? Universitetin Rockefeller. Ata gjithashtu treguan se pothuajse shtat? p?r qind e gjeneve n? trurin e Drosophila shprehen sipas luhatjeve n? ritmin cirkadian.

Komiteti i Nobelit p?rzgjodhi fituesit nga nj? list? prej 361 shkenc?tar?sh t? dalluar. Sipas parashikimeve t? gazetar?ve dhe agjencis? Clarivate Analytics, e cila parashikon fituesit bazuar n? indeksin e citimit t? punimeve t? tyre shkencore, k?t? vit ?mimi mund t? jepet p?r studimin e mekanizmave t? zhvillimit t? kancerit, ose p?r zhvillimet n? fush?n e imunitetit. onkologji - zbulime q? b?n? t? mundur krijimin e barnave p?r trajtimin e kancerit n? baz? t? antitrupave. Megjithat?, parashikuesit gabuan p?rs?ri. Baza p?r nj? parashikim t? till? ishte supozimi se Komiteti i Nobelit duhet t? alternoj? ?mimet p?r zbulimet themelore me ?mimet p?r zhvillimet praktike.

Daria Spasskaya

Fituesit e ?mimit Nobel 2017 n? Fiziologji ose Mjek?si - amerikan?t Michael Young, Jeffrey Hall dhe Michael Rosbash - mor?n ?mime "p?r zbulimin e tyre t? mekanizmave molekular? q? kontrollojn? ritmin cirkadian".

S? bashku me redaktor?t e portalit shkencor popullor "Attic" ne kuptuam se cilat jan? k?to mekanizma, si funksionojn? dhe pse qeliza duhet t? dij? se sa ?sht? ora.

?far? ?sht? ritmi cirkadian?

P?r m? shum? se kat?r miliard? vjet q? ka ekzistuar Toka, kushtet e jet?s n? t? kan? ndryshuar vazhdimisht. Por nj? gj? mbeti pothuajse gjithmon? e pandryshuar - nj? dit? 24-or?she, nj? ndryshim i dit?s dhe nat?s, i shkaktuar nga rrotullimi i planetit rreth boshtit t? tij. Gjat? k?saj kohe, jeta tok?sore ?sht? p?rshtatur me per?ndimin e diellit dhe lindjen e diellit dhe ka fituar or?n e saj t? brendshme. K?to ritme cirkadiane (nga latinishtja circa - "rreth, rreth" dhe vdes - "dit?") i n?nshtrohen pa m?shir? shum? proceseve n? trup: p?rve? gjumit dhe zgjimit, k?to jan?, p?r shembull, metabolizmi, nivelet hormonale, temperatura e trupit. , dhe madje (indirekt) sjellje.

Shum? studime tregojn? se sa e r?nd?sishme ?sht? p?r ne "ora e brendshme" natyrore. P?r shembull, zgjatja artificiale e or?ve t? dit?s mund t? shkaktoj? obezitet dhe s?mundje t? ngjashme (si diabeti). N? periudha t? ndryshme t? dit?s, trupi ?sht? i ndjesh?m ndaj infeksioneve n? m?nyra t? ndryshme: ora biologjike e kafsh?ve ndikon n? aft?sin? e viruseve p?r t'u shumuar dhe p?rhapur. Edhe perceptimi i ngjyrave mund t? shoq?rohet me ritme cirkadiane - kjo u tregua n? shembullin e vet? veshjes, p?r shkak t? s? cil?s interneti pothuajse u grind n? 2015.

Pse u dha ?mimi n? vitin 2017?

Alexandra Puchkova, studiuese e lart? n? Laboratorin e Neurobiologjis? s? gjumit dhe zgjimit n? Institutin e Aktivitetit t? Lart? Nervor dhe Neurofiziologjis? t? Akademis? s? Shkencave Ruse, tha se laureat?t e vitit 2017 zbuluan nj? "or? celulare" n? mizat e frutave. M? von?, shkenc?tar?t zbuluan se ky mekaniz?m i or?s ?sht? mjaft universal - n? nj? m?nyr? t? ngjashme, ndryshimi i dit?s dhe nat?s fiksohet n? nivelin gjenetik te kafsh?t dhe njer?zit e tjer?.

P?r her? t? par?, nj? gjen q? ndikon n? ritmin cirkadian u identifikua n? vitet '70. Pastaj shkenc?tar?t e quajt?n at? periudh? . Dy nga laureat?t e sot?m, Geoffrey Hall dhe Michael Rosbash, ishin n? gjendje t? izolonin k?t? gjen n? 1984. M? pas ata treguan se proteina PER q? kodon gjenin grumbullohet gjat? nat?s dhe shkat?rrohet gjat? dit?s.

"[Laureat?t] zbuluan n? mizat e frutave se ekziston nj? gjen. M? pas doli se n? t? v?rtet? ka shum? nga k?to gjene, ato rregullojn? nj?ri-tjetrin dhe n?se ndryshohen, at?her? kjo periudh? mund t? b?het m? shum? ose m? pak se 24 or?. , dhe n?se e thyeni, at?her? ajo [ gjen] do t? zhduket fare. Dhe m? pas zbuluan se nj? person ka nj? mekaniz?m shum? t? ngjash?m ... Ata treguan se si funksionon e gjith? kjo makin?, "shpjegoi Alexandra Puchkova.

Studiuesja n? Laboratorin e Gjenetik?s t? Institutit t? Biologjis? t? Qendr?s Shkencore Kareliane t? Akademis? s? Shkencave Ruse Irina Kurbatova nuk ?sht? e befasuar q? ?mimi ?sht? dh?n? pik?risht p?r k?to vepra - sipas saj, kjo ?sht? nj? fush? jasht?zakonisht premtuese e k?rkime shkencore, t? lidhura drejtp?rdrejt me mjek?sin? themelore dhe praktik?n mjek?sore.

?'pritet m? tej?

?sht? interesante se “ora” e gjetur nga Hall, Rosbash dhe Young funksionon n? t? gjitha qelizat q? kan? nj? b?rtham?. K?shtu nd?rhyjn? n? t? gjitha proceset biologjike q? i interesojn? fush?s s? re t? shkenc?s, kronobiologjis?.

Kronobiolog?t, s? bashku me somnolog?t (specialist?t e gjumit) dhe shkenc?tar?t e tjer?, po p?rpiqen t? kuptojn? se si t? ndikojn? n? rivendosjen e "or?s s? brendshme", e cila, p?r shembull, ndodh kur fluturoni n? nj? zon? tjet?r kohore ose kur punoni n? turnin e nat?s. Si? shpjegojn? shkenc?tar?t, "ora" kimike n? trupin ton? ?sht? n? gjendje t? perceptoj? sinjalet e jashtme - kryesisht drit?n. Kjo do t? thot? se me ndihm?n e terapis? me drit? do t? jet? e mundur t? trajtohet depresioni ose ?rregullimi afektiv sezonal i shkaktuar nga or?t e shkurtra t? dit?s n? m?nyr? t? panatyrshme.

Nd?r t? tjera, ritmet cirkadiane rregullojn? ritmin e presionit t? gjakut dhe n?se puna e tyre ?sht? e shqet?suar, nj? person ka nj? rrezik t? shtuar t? patologjive kardiovaskulare.

Pra, studimet e laureat?ve t? Nobelit p?rmblodh?n baz?n teorike p?r t? gjith? fush?n e mjek?sis?.