Naukowcy odkryli sekret regulacji zegara biologicznego organizmu, oferując nowy sposób na walkę ze zmęczeniem spowodowanym zmianą strefy czasowej

Opublikowano w czasopiśmie Z ludźmiIch odkrycia mogą utorować drogę nowym podejściu do leczenia zaburzeń związanych z zegarem biologicznym organizmu.

CK1δ reguluje rytmy dobowe poprzez znakowanie innych białek zaangażowanych w nasz zegar dobowy w celu dostosowania czasu tych rytmów. Oprócz modyfikowania innych białek, sam CK1δ może być znakowany, zmieniając w ten sposób jego zdolność do regulowania białek zaangażowanych w pracę wewnętrznego zegara organizmu.

Poprzednie badania zidentyfikowały dwie różne wersje CK1δ, znane jako izoformy δ1 i δ2, które różnią się zaledwie 16 resztami, czyli aminokwasami, na końcu białka w części zwanej ogonem C-końcowym. Jednakże te małe różnice są bardzo duże wpływają na funkcję CK1δ. Choć wiadomo było, że nieprawidłowe sfałdowanie tych białek powoduje zmniejszenie ich zdolności do regulowania zegara biologicznego, nikt nie wiedział dokładnie, jak to się dzieje.

Wykorzystując zaawansowane techniki spektroskopii i spektrofotometrii w celu przybliżenia ogona, naukowcy odkryli, że sposób znakowania białek zależy od ich odrębnej sekwencji ogona.

Profesor Cary Bartsch, badacz z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa z Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz i współautor badania, wyjaśnił:

„Nasze odkrycia wskazują na trzy konkretne miejsca na ogonie CK1δ, do których mogą przyłączać się grupy fosforanowe, a miejsca te są niezbędne do kontrolowania aktywności białka. Kiedy te miejsca zostaną oznaczone grupą fosforanową, CK1δ staje się mniej aktywne, co oznacza, że ​​faktycznie działa nie wpływa na białko. Dokładność, byliśmy w stanie wskazać przedmiotowe lokalizacje – to naprawdę ekscytujące.

Po pierwszych badaniach tego białka ponad 30 lat temu podczas badania jego roli w podziale komórek, profesor David Vierschop, dyrektor programu biologii raka i komórek macierzystych w Duke-NUS i współautor badania, wyjaśnił:

„Dzięki posiadanej obecnie technologii w końcu udało nam się dotrzeć do sedna pytania, które pozostawało bez odpowiedzi przez ponad 25 lat. Odkryliśmy, że ogon δ1 oddziałuje w większym stopniu z główną częścią białka, czyli głową. co skutkuje większym autoinhibicją w porównaniu z δ2, co oznacza „Kiedy te miejsca są zmutowane lub usunięte, δ1 staje się bardziej aktywne, co prowadzi do zmian w rytmach dobowych z takim samym skutkiem regulacyjnym jak obszar ogona”.

Odkrycie to podkreśla, jak mały fragment CK1δ może radykalnie wpłynąć na jego ogólną aktywność. Ta samoregulacja jest niezbędna do utrzymania równowagi w aktywności CK1δ, co z kolei pomaga regulować nasze rytmy dobowe.

W badaniu zbadano także szersze implikacje tych ustaleń. CK1δ odgrywa rolę w wielu ważnych procesach wykraczających poza rytmy dobowe, w tym w podziale komórek, rozwoju raka i niektórych chorobach neurodegeneracyjnych. Dzięki lepszemu zrozumieniu sposobu regulacji aktywności CK1δ naukowcy mogą otworzyć nowe sposoby leczenia nie tylko zaburzeń rytmu dobowego, ale także szeregu schorzeń.

Profesor Patrick Tan, starszy prodziekan ds. badań na Duke University, National University of Singapore, skomentował:

„Regulacja naszego wewnętrznego zegara wykracza poza leczenie zmęczenia spowodowanego zmianą strefy czasowej – chodzi o poprawę jakości snu, metabolizmu i ogólnego stanu zdrowia. To ważne odkrycie może otworzyć nowe drzwi do terapii, które mogą zmienić sposób, w jaki radzimy sobie z tymi podstawowymi aspektami naszego codziennego życia”.

Naukowcy planują dalsze badania, w jaki sposób czynniki rzeczywiste, takie jak dieta i zmiany środowiskowe, wpływają na miejsca znakowania CK1δ. Może to zapewnić wgląd w wpływ tych czynników na rytmy dobowe i może prowadzić do praktycznych rozwiązań w zakresie leczenia zaburzeń.

Duke-NUS to światowy lider w edukacji medycznej i badaniach biomedycznych, wprowadzający przełomowe rozwiązania wykraczające poza badania naukowe z korzyścią dla naszych społeczeństw. Integrując badania naukowe z podejściami translacyjnymi, Szkoła pracuje nad pogłębieniem wiedzy na temat powszechnych chorób i opracowaniem nowych i innowacyjnych podejść terapeutycznych.