Identificirano "stikalo luči" notranje ure

Beljakovina reagira s konformacijsko spremembo na svetlobo

Struktura svetlobe občutljivega proteina © Cornell University
prebral

Najpozneje se zavedamo, da imamo ljudje notranjo uro, ko jih reakcijski zamik zmede. Zdaj so znanstveniki ugotovili, kako ta ura zazna, ali je okoli nas svetlo ali temno. Biološki mehanizem raziskovalci opisujejo v trenutni številki revije Science.

Cirkadijske ure v celicah višjih organizmov se odzivajo na razlike med dnevom in nočjo in telesu omogočajo, da svoje procese optimalno prilagodi dnevnemu ritmu. Pri ljudeh ta ura ne vpliva samo takrat, ko se utrudimo zvečer ali se zjutraj zbudimo, ampak ureja tudi večino naših presnovnih funkcij. Če ta ritem na primer moti letalsko potovanje v druge časovne pasove, to ni samo posledica zaostanka, lahko patološke spremembe dnevnega ritma povzročijo tudi duševne motnje in celo raka.

Absorpcija svetlobe sproži verižno reakcijo

"Te ure najdemo v vseh organizmih, tudi tistih, ki so na milijone let narazen v evoluciji, " razloži Brian Crane, biokemik z univerze Cornell in glavni avtor študije. Na podlagi domneve, da so osnovni mehanizmi kljub temu v vseh organizmih zelo podobni, je s sodelavci izvedel poskuse na glivi, Neurospora crassa. Raziskali so, kako ta organizem uporablja svetlobne senzorje za nadzor proizvodnje barvnih pigmentov. Karotenoidi, ki nastanejo neposredno po sončnem vzhodu, služijo zaščiti glive pred sončnimi žarki.

Znanstveniki so svojo raziskavo osredotočili na poseben protein, imenovan živahni, ki vsebuje molekulo, ki absorbira svetlobo, imenovano kromofor. Ko ti kromoforji zajamejo svetlobni delček, energija fotona sproži celo vrsto interakcij, ki na koncu privedejo do spremembe atomske ureditve na površini molekule. Te strukturne spremembe posledično sprožijo kaskado dogodkov, ki vplivajo tudi na izražanje genov. Tako kot stikalo zagotavljajo, da so geni, odgovorni za proizvodnjo karotenoidov, vklopljeni ali izklopljeni.

V enem svojih poskusov so raziskovalci zamenjali en sam atom kisika na površini živega proteina za atom žvepla. Kot rezultat, so uspeli zatreti celotno verigo dogodkov, ki se sprožijo s svetlobo, in s tem preprečiti strukturne spremembe beljakovinske površine. Posledično je bila proizvodnja pigmenta izpuščena. zaslon

Beljakovina kot stikalo

"Zdaj lahko pokažemo, da je ta konformacijska sprememba beljakovin neposredno povezana z njegovo funkcijo v organizmu, " razloži Brian Zoltowski, sodelavec študije. Cirkadiana ura omogoča, da gliva uravnava in proizvaja karotenoide le, če jih uporabljamo kot zaščito pred sončnimi žarki. Podobno "stikalo" bi bilo po mnenju raziskovalcev lahko tudi odgovorno za uravnavanje spalnega cikla pri ljudeh.

"Želeli smo poskusiti razumeti vedenje na molekularni ravni, " pravi Crane. "To je odličen primer kemijske biologije: na določen način spremenimo kemijo posamezne molekule in s tem spremenimo vedenje zapletenega organizma."

(Univerza Cornell, 24.05.2007 - NPO)