Zegar biologiczny i metabolizm
Zegary okołodobowe działają w oparciu o główne czynniki transkrypcyjne CLOCK i BMAL1, które stymulują ekspresję genów odpowiedzialnych za rytm, regulując codzienny metabolizm i fizjologię. Dotychczas większość badań na temat tych oscylacji koncentrowała się na transkryptomie. Jednakże to białka są rzeczywistymi mediatorami funkcji komórek, więc naukowcy powinni przeanalizować swoje podejście i poszerzyć zakres badań, uwzględniając proteomikę. Podczas finansowanego przez UE projektu "Circadian clock function by quantitative proteomics and phosphoproteomics" (CLOCKPROTEOMICS) badano rolę białek w działaniu dobowego zegara biologicznego na przykładzie tkanek myszy. Naukowcy korzystali z najnowocześniejszej techniki spektroskopii mas w połączeniu z proteomiką ilościową, aby zbadać rytm dobowy ekspresji białek u ssaków. Naukowcy stwierdzili, że około 6% białek wątroby podlega cyklom dobowym a ich oscylacje różnią się od oscylacji odpowiadających im transkryptów. Wskazuje to wyraźnie, że to mechanizmy posttranskrypcyjne kształtują zmiany faz aktywności białek i procesów metabolicznych. Oscylacje dobowe białek wątroby wydają się służyć nie tylko regulacji metabolizmu, lecz również innym procesom komórkowym. Kolejny etap projektu polegał na opisaniu oscylacji dobowych białek fosforylowanych. Ta modyfikacja jest związana z funkcjami białek. Wyniki tych prac wskazują, że duża liczba białek w wątrobie myszy przejawia rytmy na poziomach fosforylacji. Ponadto naukowcy zastosowali spektroskopię mas w celu przeanalizowania, które kompleksy białkowe wiążą zgodne sekwencje zegarowe DNA, zwłaszcza promotor homologu genu cyklicznego białka dobowego 2 (per2). Zidentyfikowali wcześniej nieznane interaktory BMAL i CLOCK, które wiążą zgodne sekwencje DNA i wydają się pełnić pewną rolę w modyfikacji chromatyny. Prace badania CLOCKPROTEOMICS podkreśliły znaczenie zegara dobowego, w kontekście ilości białek, w regulacji metabolizmu ssaków. Naukowcy zdobyli solidne dowody na temat mechanizmów regulowania transkrypcji genów przez kompleksy CLOCK/BMAL1.
Słowa kluczowe
Zegar biologiczny, metabolizm, oscylacje dobowe, BMAL, CLOCK
