Όλοι έχουμε ένα ενσωματωμένο ρολόι που μας λέει πότε είναι ώρα για φαγητό, ώρα ύπνου και ώρα να σηκωθούμε και να κάνουμε κάτι μέσα στην ημέρα.
Τώρα το κιρκάδιο ρολόι και οι αποκρίσεις του στις περιβαλλοντικές ενδείξεις έχει μελετηθεί με τρόπο που δεν είχε γίνει ποτέ πριν.
Οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρακολουθήσουν το ρολόι και τις λειτουργίες του σε πραγματικό χρόνο, χρησιμοποιώντας έναν μικροσκοπικό υδρόβιο οργανισμό που ονομάζεται κυανοβακτήριο (Synechococcus elongatus). Δεδομένου ότι το ρολόι του λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με το δικό μας, μπορεί να μας πει δύο πράγματα για τους δικούς μας καθημερινούς ρυθμούς.
Η ομάδα εξέτασε τον ταλαντωτή πυρήνα του κυανοβακτηρίου - μια νανομηχανή που τροφοδοτείται από τρεις πρωτεΐνες που λειτουργεί ως ρυθμιστής χρόνου - μελετώντας τους τρόπους με τους οποίους λειτουργεί ως σήμα για τη μέτρηση του χρόνου. Ο πυρήνας «ταλαντώνεται» ως απόκριση σε διαφορετικά μόρια σήματος που συνδέονται με αυτόν κατά τη διάρκεια της ημέρας, με αποτέλεσμα τη ρυθμική έκφραση εκατοντάδων γονιδίων μέσα στα κυανοβακτήρια.
Η νέα μελέτη αναλύει πώς αυτές οι αλληλεπιδράσεις αλλάζουν όταν το ρολόι του κυανοβακτηρίου «επαναφέρεται» σε μοριακό επίπεδο, κάτι που θα μπορούσε να συγκριθεί με προσαρμογές τζετ λαγκ ή θερινή ώρα για τον άνθρωπο.
«Χρησιμοποιήσαμε αντιδράσεις ρολογιού in vitro και πραγματοποιήσαμε μαζικά παράλληλα πειράματα για να μελετήσουμε τον εγκλωβισμό, τον συγχρονισμό του ρολογιού με το περιβάλλον, παρουσία εξαρτημάτων εξόδου», γράφουν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους.
Η έρευνα βασίζεται σε ένα in vitro ρολόι που είχαν αναπτύξει προηγουμένως ορισμένα μέλη της ομάδας, ένα που θα μπορούσε να λειτουργήσει μέσα σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα. Μέσω νέας έρευνας στον τρόπο παρακολούθησης και λειτουργίας του ρολογιού, η ομάδα μπόρεσε να κάνει μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο.
Αυτό αποκάλυψε πολλές νέες ιδέες, συμπεριλαμβανομένου του γεγονότος ότι τα ένζυμα γνωστά ως κινάσες που μεσολαβούν στη γενετική έκφραση σχετίζονται στενότερα με τη λειτουργία του ρολογιού από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Για τις πρώτες δύο δεκαετίες μετά την ανακάλυψή του, το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στον ταλαντωτή πυρήνα», λέει ο βιοχημικός Μίνγκου Φάνγκ, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια του Σαν Ντιέγκο.
Ο ταλαντωτής πυρήνα θεωρείται συχνά ως «γρανάζι» του κιρκάδιου ρολογιού και οι κινάσες ως «δείκτες», με αμφότερους τους λόγους να λένε τη σωστή ώρα. Αυτό που δείχνει αυτή η μελέτη είναι πώς χρειάζονται και τα δύο - και πόσο στενά συνδέονται οι είσοδοι και οι έξοδοι του ρολογιού.
«Γνωρίζουμε τώρα ότι οι δείκτες του ρολογιού είναι στην πραγματικότητα μέρος του μηχανισμού διατήρησης του χρόνου», λέει η μοριακή βιολόγος Σούζαν Γκόλντεν , από το το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια του Σαν Ντιέγκο.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο PNAS.