Магний — питательное вещество, содержащееся во многих продуктах питания, — помогает контролировать то, как клетки сохраняют свою форму времени, чтобы справиться с естественным циклом окружающей среды дня и ночи.
Ожидается, что открытие в клетках будет связано с часами всего тела, которые влияют на суточные циклы — или циркадные ритмы — сна и бодрствования, высвобождение гормонов, температуру тела и другие важные функции организма людей.
Это удивительное открытие может помочь в разработке хронотерапии — лечения, назначаемого в зависимости от времени суток — у людей, а также в создании новых сортов сельскохозяйственных культур с повышенной урожайностью или регулируемыми сезонами сбора урожая.
Эксперименты на трех основных типах биологических организмов — человеческих клетках, водорослях и грибах — в каждом случае показали, что уровень магния в клетках повышается и понижается в течение ежедневного цикла.
Ученые обнаружили, что это колебание имеет решающее значение для поддержания 24-часовых часов в клетках. Они были удивлены, обнаружив, что это также оказывает огромное влияние на метаболизм в клетках — насколько быстро клетки могут преобразовывать питательные вещества в энергию — в течение дня.
Исследователи из Эдинбургского университета и Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже с помощью молекулярного анализа обнаружили, что концентрации магния повышаются и падают в течение 24-часового цикла во всех типах клеток, и что это влияет на внутренние часы клеток.
Дальнейшие тесты показали, что уровни магния связаны со способностью клеток сжигать энергию.
Уже было известно, что магний необходим для того, чтобы помочь живым существам превращать пищу в топливо, но ученые были удивлены, обнаружив, что он также контролирует, когда происходит эта биологическая функция и насколько эффективно.
Их исследование, опубликованное в журнале Nature, было поддержано Королевским обществом, Советом по медицинским исследованиям и Wellcome Trust.
Доктор Гербен ван Оойен из Школы биологических наук Эдинбургского университета, который руководил исследованием, сказал: «Внутренние часы имеют фундаментальное значение для всех живых существ. Они влияют на многие аспекты здоровья и болезней нашего тела, но в равной степени влияют на культурные растения и микроорганизмы.
Сейчас важно выяснить, как эти принципиально новые наблюдения применимы к целым тканям или организмам, чтобы лучше подготовиться к влиянию на них в сложных организмах для будущих медицинских и сельскохозяйственных целей."
Другой старший автор исследования, доктор Джон О’Нил из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже, сказал: «Хотя клиническая значимость магния в различных тканях начинает привлекать все больше внимания, то, как магний регулирует внутренние часы и метаболизм нашего организма, имеет просто не рассматривались раньше. Новое открытие может принести целый ряд преимуществ, от здоровья человека до продуктивности сельского хозяйства."