В норме биологические часы организма синхронизируются с восходом и заходом солнца, будучи уверенными, что по ночам мы спим. Биологические часы относительно нечувствительны к колебаниям температуры, что предупреждает ускорение или запаздывание циркадных ритмов при перемене температур. Загадкой остаётся механизм компенсации температурных изменений.
Последние десятилетия учёные установили, что один из протеинов (PER2) является ключевым для определения времени. Результаты заставляют полагать, что молекулярный переключатель уравновешивает активность PER2, сохраняя ежедневное накопление и расход по расписанию. Открытие проясняет, как именно биологические часы адаптируются к различным условиям (изменения температуры и метаболизма). Стабильность PER2 зависит от процесса фосфорилирования, в котором ферменты киназы добавляют фосфатные группы к протеину PER2 в двух ключевых участках, чтобы влиять на активность протеина. Уровень PER2 поднимается и падает в соответствии с циркадным ритмом, чтобы контролировать цикл «сон/бодрствование» и другие ритмические действия. Фосфорилирование выступает здесь как переключатель, заставляющий PER2 либо повышать стабильность, либо деградировать. На основе своего открытия учёные разработали математическую модель циркадных часов.
Открытый «фосфоключ» оказался чувствителен к температурным колебаниям и метаболическим сигналам, поэтому биологические часы нуждаются в хорошей «настройке». Нарушения фосфорилирования способны привести к расстройствам сна. Новые сведения дают молекулярное объяснение симптомов семейного расстройства фаз сна, которое заставляет людей засыпать и просыпаться гораздо раньше обычного из-за аномалий дневных ритмических колебаний уровня PER2.
фото с сайта maynoothuniversity.ie