3.6
Prawie wszystkie żywe organizmy, od mikroorganizmów po ssaki, synchronizują swoje procesy behawioralne, biochemiczne i fizjologiczne zgodnie z 24-godzinnym cyklem słonecznym lub zegarem okołodobowym.
Zegar okołodobowy jest przede wszystkim kontrolowany przez określone maszyny, a u ssaków jądro nadskrzyżowaniowe obecne w podwzgórzu działa jak zegar główny i kontroluje rytmy okołodobowe w całym ciele.
Jednak większość komórek w organizmie ma również wewnętrzny rytm okołodobowy. Cykliczny wzorzec ekspresji genów w tych komórkach kieruje zegarem okołodobowym na poziomie organizmu.
Genetyka leżąca u podstaw rytmów okołodobowych na poziomie komórkowym została klasycznie zbadana na Drosophila, gdzie zestaw genów zegarowych reguluje rytm okołodobowy komórki poprzez pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego.
W ciągu dnia czynniki transkrypcyjne, zegar i cykl, heterodimeryzują i aktywują transkrypcję swoich genów docelowych, w tym genu okresu, znanego również jako Per.
Białko Per dimeryzuje się z innym białkiem zwanym Timeless lub Tim. Jednak oba te białka nie są zbyt stabilne w obecności światła, a następnie są degradowane przez proteasom.
Wieczorem stabilny kompleks Per/Tim może gromadzić się w cytoplazmie komórki, a następnie przemieszczać się do jądra - gdzie wiąże się z dimerem cyklu zegarowego i usuwa go z DNA - hamując w ten sposób jego aktywność transkrypcyjną.
Oprócz tej regulacji ujemnego sprzężenia zwrotnego, inne białka regulatorowe w komórce również uczestniczą w modulacji aktywności zegara.
Na przykład Mechaniczna Pomarańcza jest represorem transkrypcji, który współtłumi aktywność transkrypcyjną cyklu zegarowego wraz z Per, konkurując o miejsce wiązania na DNA.
Ponieważ rytmy okołodobowe odgrywają istotną rolę w koordynowaniu prawidłowego funkcjonowania organizmu, każde jego zakłócenie może prowadzić do drobnych lub poważnych chorób, w tym zespołów metabolicznych i chorób zapalnych, a także raka.
Zegar biologiczny bierze udział w wielu aspektach regulacji złożonej fizjologii wszystkich zwierząt. W 1935 roku, kiedy niemieccy zoologowie Hans Kalm…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.