Джетлаг, биологические часы и нормализация сна 16 июня 2015, 16:38 16 июня 2015, 17:38 16 июня 2015, 18:38 16 июня 2015, 19:38 16 июня 2015, 20:38 16 июня 2015, 21:38 16 июня 2015, 22:38 16 июня 2015, 23:38 17 июня 2015, 00:38 17 июня 2015, 01:38 17 июня 2015, 02:38

Кишечная палочка с настроенными биологическими часами поможет нормализовать циркадные ритмы

Гарвардские учёные научили кишечную палочку жить согласно циркадному ритму в 24-часовом графике. Предполагается, что это открытие поможет в будущем справиться с процессом адаптации во время смены часовых поясов.

Функционирующие циркадные часы были настроены учёными у кишечной палочки (E. coli), что позволило бактерии укладываться в 24-часовой график. Крошечные хронометристы в конечном счёте могут быть использованы в биологических компьютерах и для борьбы с последствиями смены часовых поясов.

Многие растения и животные используют циркадные ритмы, чтобы регулировать свою повседневную деятельность, однако бактериальные "биологические часы" пока не очень детально изучены учёными.

"Лучше всего это явление исследовано у фотосинтезирующих цианобактерий. У большинства других общих микробов, таких как кишечная палочка, циркадные ритмы не были обнаружены, – рассказывает Памела Сильвер (Pamela Silver) из Гарвардской медицинской школы. – Часы цианобактерий основываются на кластере генов kaiABC и АТФ — молекулярном топливе, служащем основой большинства живых клеток. В течение дня во время активности цианобактерий белок kaiA заставляет белок kaiC связываться с фосфатными группами АТФ. Ночью белок kaiB приходит в действие, нарушая деятельность kaiA и заставляя kaiC отдавать фосфат обратно".

Сильвер и её коллеги "пересадили" в кишечную палочку кластер kaiABC. Таким образом сложные циркадные часы были приобретены микробом благодаря манипуляциям учёных.

Для подтверждения того факта, что кишечная палочка реагирует на суточные изменения, учёные подключили циркадные часы к зелёному флуоресцентному белку (GFP), который светится в темноте. В течение 24-часового периода колония модифицированных E. coli становилась всё более и более светящейся, а к вечеру она вновь "угасала". Таким образом было доказано, что после добавления в её геном kaiABC в ней действительно заработали циркадные ритмы.

Сейчас E.coli способна сохранять новоприобретённый ритм жизни в течение примерно трёх дней. Исследователи ещё не придумали естественный стимулятор, который помог бы сохранить такого рода перемены на более длительный срок.

В природе циркадные ритмы обычно обусловлены сменой дня и ночи, но у кишечной палочки всё работает иначе. У этих микроорганизмов попросту нет фоторецепторов, а значит, они не могут реагировать на степень освещённости пространства.

То есть прежде, чем перепрограммированная кишечная палочка действительно станет полезной, предстоит проделать достаточно обширную работу.

Однако учёные надеются, что микробные часы однажды смогут стать частью инструментария биологических компьютерных дизайнеров и помогут бороться с последствиями смены часовых поясов у людей.

Также подобные микробы могут быть использованы для доставки лекарств в кишечник во время определённого времени суток. Вероятно, именно так будут работать биоинженерные пробиотики будущего.