Циркадные ритмы поддаются управлению извне

В последнее время ученым удалось создать нокаут генов без перекрещивания или размножения. Однако обратная процедура - введение генов (knock-in) - была очень кропотливой, требующей много денег и времени. Ученые из лаборатории Хироки Уэда (Hiroki Ueda) разработали более эффективный способ введения генов, который включает в себя ингибиторную терапию эмбриональных стволовых клеток мыши. С помощью этой процедуры можно ввести нужные гены, а затем проанализировать поведение мыши - все в пределах одного поколения.

Новая технология позволяет лучше понять криптохромы - светочувствительные белки растений и животных, дающие клеткам возможность воспринимать синий и ультрафиолетовый свет. У млекопитающих криптохромный ген CRY1 имеет важное значение для нормального циркадного ритма, но его точная роль в регулировании длины циркадных периодов остается неясной.

Проанализировав все мутации CRY1 на каждом участке, Уэда и его коллеги выявили более десяти областей в гене, которые влияют на период циркадных часов в культивируемых клетках.
Ученые отобрали 17 мутаций CRY1 и добавил по одному в различные мышиные эмбриональные стволовые клетки, испытывающие недостаток всех криптохромных генов. Проанализировав активность выросших мышей, ученые обнаружили, что они не имеют циркадные ритмы без этих генов.

«Восстановление CRY1 помогло спасти циркадный ритм, - объясняет руководитель исследования Коджи Оде (Koji Ode). - Но самое интересное, что продолжительность восстановленных циркадных ритмов зависит от характера мутаций».

Наиболее эффективные версии введенных генов CRY1 имеют мутации вблизи Р-петли (петли хромосом типа «ламповых щеток», имеющие аномально увеличенный размер). Эти петли кодируют белок, который может быть модифицирован с помощью фосфорилирования. Мыши, у которых этот процесс ограничивался благодаря мутациям, имели более продолжительный циркадный период, чем обычные грызуны.

Таким образом, Р-петли являются своеобразными циркадными часами, а процесс фосфорилирования - регулировщиком циркадного ритма. Теперь перед учеными стоит новая задача - изучать изменения уровня фосфорилирования в Р-петлях в течение одного дня.