Το εσωτερικό μας ρολόι: Πώς ο κιρκαδικός ρυθμός ρυθμίζει τη ζωή μας

Άρθρο της Yasemin Saplakoglu – Πηγή: Quanta Magazine

Μόνο ένα είδος φοράει ρολόι. Αλλά αν ακούσετε προσεκτικά, υπάρχει τικ-τακ παντού στο ζωικό βασίλειο. Το μεγαλύτερο μέρος της ζωής στη Γη λειτουργεί με ένα 24ωρο ρολόι, γνωστό ως κιρκαδικός ρυθμός, που συνδέεται με την περιστροφή του πλανήτη γύρω από τον άξονά του. Τα ζώα, τα φυτά, τα σκουλήκια, τα ψάρια, ακόμη και ορισμένα βακτήρια, καθοδηγούνται από κιρκαδικούς ρυθμούς που συνδέουν τη βιολογία τους με τον ήλιο, τη σελήνη ή τις παλίρροιες.

Αυτός ο ρυθμός επηρεάζει σχεδόν κάθε πτυχή της βιολογίας μας. Ελέγχει πότε κοιμόμαστε και πότε ξυπνάμε. Ρυθμίζει τη θερμοκρασία του σώματος, τα επίπεδα ορμονών και το ανοσοποιητικό σύστημα. Όταν ο ρυθμός διαταράσσεται, όπως όταν ταξιδεύουμε σε διαφορετικές ζώνες ώρας ή μένουμε ξύπνιοι όλη νύχτα, μπορεί να μας αφήσει να νιώθουμε κουρασμένοι και εξαντλημένοι για μέρες. Μερικές φορές οι επιπτώσεις είναι μεγαλύτερες: Οι νυχτερινές βάρδιες εργασίας έχουν συνδεθεί με διαβήτη, καρδιακές παθήσεις και ορισμένους καρκίνους.

Πώς όμως μπορούν τα ανθρώπινα κύτταρά μας να παρακολουθούν τον χρόνο αν δεν μπορούν όλα να αισθανθούν το φως; Το κύριο ρολόι, μια μικρή περιοχή του εγκεφάλου των θηλαστικών γνωστή ως υπερχιασματικός πυρήνας, λαμβάνει φωτεινά σήματα από τον ήλιο και συγχρονίζει τα κύτταρα του σώματος με τη σωστή ώρα της ημέρας. Με τη βοήθεια των προόδων στην αλληλούχιση του DNA, οι χρονοβιολόγοι άρχισαν να ανακαλύπτουν τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες – ουσιαστικά τα γρανάζια – που τρέχουν το ρολόι.

Στα κύτταρά μας, κάθε πρωί την αυγή, δύο πρωτεΐνες γνωστές ως CLOCK και BMAL1 συνδέονται και προσδένονται στο DNA για να ρυθμίσουν την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών. Κάθε βράδυ, τέσσερις άλλες πρωτεΐνες – PER1, PER2, CRY1 και CRY2 – συνδέονται με τις CLOCK και BMAL1 για να τις αποσπάσουν από το DNA, απενεργοποιώντας τον μηχανισμό. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται καθημερινά, για όλη μας τη ζωή.

Μια βαθύτερη, μοριακή κατανόηση του κιρκαδικού ρυθμού θα μπορούσε να οδηγήσει σε φάρμακα που αντιμετωπίζουν το jet lag ή βοηθούν στην προσαρμογή σε νυχτερινές βάρδιες.

Τι νέο και αξιοσημείωτο υπάρχει:
Η Carrie Partch, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στη Σάντα Κρουζ, έχει χαρτογραφήσει σχολαστικά τις δομές των πρωτεϊνών στο κιρκαδικό ρολόι των θηλαστικών και τον τρόπο με τον οποίο κινούνται κατά τη διάρκεια της ημέρας.