Профессор биологической химии Паоло Сассон-Корси (Paolo Sassone-Corsi) – один из мировых лидеров в области изучения генетики циркадных ритмов. (Фото: news.uci.edu)
Ученые Калифорнийского университета в Ирвине (University of California - Irvine) идентифицировали клеточный механизм, посредством которого циркадные ритмы – известные также как биологические часы – изменяют энергетический метаболизм, и разработали низкомолекулярные соединения, управляющие этим механизмом. Полученные результаты помогут в создании препаратов для лечения заболеваний, вызываемых нарушением суточного ритма – от бессонницы и ожирения до диабета и рака.
«24-часовой суточный ритм управляет фундаментальными физиологическими функциями практически всех организмов», - говорит профессор биологической химии Паоло Сассон-Корси (Paolo Sassone-Corsi) – один из мировых лидеров в области изучения генетики циркадных ритмов. «Циркадные часы – внутренние системы слежения за временем, которые предвидят изменения в окружающей среде и адаптируются к соответствующему времени суток. Нарушение этих ритмов оказывает глубокое влияние на здоровье человека».
Паттерном «день-ночь» суточных ритмов регулируются функции до 15 процентов генов человека.
В одном из предыдущих исследований профессор Сассон-Корси и его коллеги установили, что циркадные ритмы контролируют ферменты митохондрий – клеточных структур, ответственных за энергетический метаболизм. Это управление осуществляется через ацетилирование белков – процесс, работающей как переключатель активности генов и основанный на использовании энергии клеток.
Некоторые из наиболее важных стадий процесса ацетилирования управляются белком-ферментом SIRT1, обладающим способностью точно «оценивать» энергетический уровень клетки. Его функция модулируется количеством потребляемых клеткой питательных веществ. Кроме того, он помогает клеткам противостоять окислительному и индуцированному облучением стрессу. Ученые связывают SIRT1 с воспалительными процессами, диабетом и старением.
Профессор Сассон-Корси впервые показал связь циркадных ритмов с метаболизмом в 2008 и 2009 годах, а в этом исследовании он и его коллеги выявили связанные с SIRT1 метаболические пути.
«Когда баланс между белками часов нарушен, нарушаются и нормальные клеточные функции», - объясняет ученый.
В совместной работе с двумя научно-исследовательскими группами одной из ведущих фармацевтических компаний GlaxoSmithKline профессор Сассон-Корси протестировал ряд запатентованных низкомолекулярных соединений, стимулирующих SIRT1.
В экспериментах на мышах ученые изменяли активность контролируемых циркадными ритмами генов с помощью SIRT1-активирующих соединений, эффективно управляя суточным циклом целого ряда генов, вовлеченных в клеточный метаболизм.
Это исследование доказывает, что на малых молекулах может быть основан принципиально новый фармакологический подход к контролю над циркадными нарушениями, который позволит разработать эффективные методы лечения многих заболеваний, включая диабет и рак. Не исключено, что с помощью таких препаратов ученым удастся замедлить процесс старения.