Часові гени змінюються з віком 26.02.2017

Багато що в живому організмі залежить від добових ритмів: це не тільки чергування сну і неспання, а й особливості формування пам'яті, перебудова нейронних ланцюгів, імунітет, обмін речовин та ін. , і ритмічні зміни зумовлені тим, що в різний час доби багато хто з них працює по-різному, їх активність підвищується, то знижується.

Якщо ж у ритмах з'являються якісь неполадки, якщо гени, наприклад, починають активуватись у недозволений час, або у них взагалі зникає ритмічна активність, то в організму починаються серйозні проблеми. Наприклад, відомо, що через зіпсований "годинник" розвиваються нейродегенеративні процеси, посилюється внутрішньоклітинний стрес, починаються проблеми з метаболізмом. Те саме, до речі, відбувається і з віком, тому прийнято було вважати, що вікові захворювання виникають, у тому числі, і через поломки в регуляції добових ритмів.

Біологічний годинник дійсно змінюється протягом життя, проте тут вся справа, мабуть, не тільки і не стільки в загальному згасанні, "випрямленні" ритмів. Дослідники з Університету штату Орегон вирішили порівняти, як з віком змінюється годинник у мух дрозофіл.

Відомо, що активність гена можна визначити за кількістю матричної РНК (мРНК), яка синтезується на цьому гені. Матрична РНК служить, грубо кажучи, посередником між ДНК та молекулярними машинами, що збирають білки. Загалом, якщо знехтувати деякими деталями, можна сказати, що більше синтезується мРНК, тим більше виходить білка і тим більше клітина відчуває роботу гена. Синтез РНК, своєю чергою, підпорядковується різним регуляторам, серед яких є механізм добових ритмів. І якщо ми проаналізуємо, як змінюється протягом доби рівень матричної РНК з того чи іншого гена, то дізнаємося, чи ген залежить від добових ритмів чи ні.

Вчені порівняли РНК, синтезовані на різних генах дрозофіл, коли тим було п'ять днів і п'ятдесят п'ять днів від народження. (Один день життя дрозофіли можна прирівняти до одного року людського життя, так що можна собі уявити, якою була вікова різниця між цими піддослідними мухами.) І у тих, у інших були гени, які підкорялися добовому розкладу, але з віком у багатьох генів добові зміни в активності зникали, і лише 45% залишалися "ритмічно активними" і у літніх мух. Здавалося б, очевидно вікове відключення біологічного годинника. Однак, як пишуть автори роботи в Nature Communications, у літніх мух ритмічними раптово ставали інші гени, які раніше не реагували на вказівки внутрішніх годинників.

Багато з "пізньоритмічних" генів були антистресовими. Вони працювали не тільки у старих дрозофілів, а й у молодих - для цього комахам потрібно було влаштувати окислювальний стрес, помістивши їх у середу з підвищеним вмістом кисню. Що цікаво, антистресові гени, коли вони включалися в молодих мухах, починали працювати в добовому ритмі - тобто так само, як вони працювали у старих мух. І якщо у дрозофіл відключали ген clock, який вважається головним "годинником" і від якого залежить ритмічна активність інших генів, то у молодих комах антистресові гени переставали працювати за добовим циклом.

З отриманих результатів випливає кілька важливих висновків. По-перше, як ми вже сказали, не можна стверджувати, що з віком біологічний годинник просто ламається - те, що деякі гени з часом перестають "активнювати" в добовому ритмі, означає, що на їх місце в біологічному годиннику приходять інші. По-друге, як виявилося, деякі антистресові гени працюють у ритмічному режимі, незалежно від того, в якому віці їхній власник. У молодості організм здатний справлятися з тим самим окислювальним стресом без додаткових зусиль, і включати відповідні гени доводиться лише в крайніх випадках, але, якщо таке сталося, вони працюватимуть знову ж таки "по годині".