Нобелівська премія за біоритми - що відкрили три американця

Нобелівська премія з медицини присуджена вченим із США Джеффрі Холу, Майклу Росбашу і Майклу Янгу за «відкриття молекулярних механізмів, які контролюють циркадні ритми». Детальніше про відкриття - Олексій Паєвський.

Отже, для тих людей, які займаються наукою або говорять і пишуть про неї, настала найважливіша тиждень в році. Традиційно в перший тиждень жовтня Нобелівський комітет оголошує лауреатів Нобелівської премії. І традиційно першими ми дізнаємося лауреатів премії з фізіології або медицини (так-так, чомусь в російській мові цей союз перетворився в «і», але правильно - або одне, або інше).

У 2017 році Каролінський інститут, який присуджує ці премії, здивував усіх. Не секрет, що багато експертів і агентства виступають з пророцтвами і передбаченнями лауреатів. В цьому році вперше з передбаченнями виступило агентсво Clarivate Analytics, яка виділилася з агенство Thomson Reyters. В області премії з медицини вони пророкували перемогу Льюїсу Кентлі за відкриття білка, який відповідає за розвиток раку і діабету, Карлу Фрістону за методи нейровізуалізації і подружжю Юань Чань і Патріку Муру за відкриття вірусу герпесу, що викликає саркому Капоші.

Однак несподівано для всіх премію отримали три американці (що зовсім несподівано) за відкриття молекулярних механізмів циркадних ритмів - внутрішніх молекулярних годин людини, тварин і рослин. Так, почитай, майже всіх живих істот. Того самого, що називають біоритми.

Що ж відкрили Майкл Янг з Рокфеллерівського університету в Нью-Йорку, Майкл Росбаш з Університету Брендейса і Джеффрі Хол з Університету штату Мен?

Для початку скажемо, що циркадні ритми (від латинського circa - кругом і diem - день) вони НЕ відкрили. Перші натяки на це з'явилися ще в давнину (і не дивно, все ми днем ​​пильнуємо, а вночі - спимо). Ген, який відповідає за роботу внутрішнього годинника теж відкритий не нашими героями. Цю серію експериментів провели на мухах-дрозофилах Сеймур Бензер і Рональд Конопка. Вони змогли знайти мутантних мушок, в яких тривалість циркадних ритмів була не 24 години, як тих, що живуть в природі (або як у людей), а 19 або 29 годин, або взагалі ніяких циркадних ритмів не спостерігалося. Саме вони відкрили ген period, який «рулить» ритмами. Але на жаль, Бензер помер в 2007, Конопка - в 2015 році, так і не дочекавшись своєї Нобелівської премії. Так часто буває в науці.

Отже, сам ген period або PER, кодує білок PER, який і диригує оркестром циркадних ритмів. Але як він це робить, і як досягається циклічність всіх процесів? Хол і Росбаш запропонували гіпотезу, згідно з якою білок PER потрапляє в ядро ​​клітини і блокує роботу власного гена (як ми пам'ятаємо, гени - це лише інструкція по збірці білка. Один ген - один білок). Але як це відбувається? Джеффрі Хол і Майкл Росбаш показали, що білок PER накопичується в ядрі клітини за ніч, а вдень витрачається, але не розуміли, як йому вдається потрапляти туди. І тут на допомогу прийшов третій лауреат, Майкл Янг. У 1994 році він відкрив ще один ген, timeless ( «без часу»), який теж кодує білок - TIM. Саме Янг показав, що в ядро ​​клітини PER може потрапити тільки об'єднавшись з білком TIM.

Отже, підіб'ємо підсумок першого відкриття: Коли ген period активний, в ядрі проводиться так звана матрична РНК білка PER, по якій, як за зразком, в рибосомі буде проводитися білок. Ця матрична РНК виходить з ядра в цитоплазму, стаючи матрицею для виробництва білка PER. Далі петля замикається: білок PER накопичується в ядрі клітини, коли активність гена period заблокована. Далі Янг відкрив ще один ген, doubletime - «подвійний час», який кодує білок DBT, який може «настроїти» накопичення білка PER, зміщуючи його в часі. Саме завдяки цьому ми можемо підлаштуватися до зміни часового поясу і тривалості дня і ночі. Але - якщо ми дуже швидко міняємо день на ніч, білок не встигає за реактивним літаком, і трапляється джет-лаг.

Потрібно відзначити, що премія 2017 року - це перша премія за 117 років, яка хоч якось відноситься до циклу сну і неспання. Крім відкриття Бензера і Конопки, своїх премій не дочекалися і інші дослідники добових ритмів і процесів сну, такі, як одна із засновниць хронобиологии Патрісія ДеКорсі, першовідкривач «швидкої» фази сну Юджин Азерінскій, один з батьків сомнологи Натаніель Клейтман ... Так що можна назвати нинішнє рішення Нобелівського комітету знаковим для всіх, хто працює в цій тематиці.