Внутренние часы тела, называемые циркадными часами, регулируют ежедневные «ритмы» многих функций организма, от бодрствования и сна до температуры тела и голода. Они в значительной степени «настроены» на 24-часовой цикл, на который влияют внешние сигналы, такие как свет и температура.
«Хотя мы знаем, что длинные некодирующие РНК в изобилии присутствуют во многих организмах, то, что они делают в организме и как они это делают, до сих пор неясно», — сказал доктор И Лю, профессор физиологии. «Наша работа устанавливает роль длинных некодирующих РНК в« настройке »циркадных часов, но также показывает, как они контролируют экспрессию генов».Определение того, как работают циркадные часы, имеет решающее значение для понимания ряда заболеваний человека, включая нарушения сна и депрессию, при которой часы работают со сбоями. Влияние функциональных часов проявляется в снижении производительности сменных рабочих и смене часовых поясов, которые ощущают путешественники, путешествующие на дальние расстояния.Доктор Лю и его команда смогли узнать больше о циркадных ритмах, изучая модельные системы, включающие хлебную плесень, Neurospora crassa.
Исследователи обнаружили, что экспрессия тактового гена, названного частотой (frq), контролируется длинной некодирующей РНК с названием qrf (frq backwards) — молекулой РНК, которая является комплементарной или антисмысловой по отношению к frq. В отличие от нормальных молекул РНК, qrf не кодирует белок, но может контролировать, продуцируется ли белок frq и в каком количестве.
В частности, РНК qrf продуцируется в ответ на свет и затем может мешать выработке белка frq. Таким образом, qrf может «переустановить» циркадные часы в зависимости от освещения. Это регулирование работает в обоих направлениях: frq также может блокировать производство qrf.
Это взаимное ингибирование гарантирует, что молекулы РНК frq и qrf присутствуют в противоположных «фазах» часов, и позволяет каждой РНК устойчиво колебаться. Без qrf нормальные циркадные ритмы не поддерживаются, что указывает на то, что длинная некодирующая РНК необходима для работы часов.Результаты опубликованы в Интернете в журнале Nature.«Мы ожидаем, что аналогичный способ действия может действовать и в других организмах, потому что подобные РНК были обнаружены для генов часов у мышей.
Кроме того, такие РНК могут также функционировать в других биологических процессах из-за их широкого присутствия в геномах», — сказал доктор Лю. , который является стипендиатом Луизы В. Кан в области биомедицинских исследований.Исследователи UT Southwestern являются лидерами в разгадывании генных сетей, лежащих в основе циркадных часов, и показали, что большинство органов тела, таких как поджелудочная железа и печень, имеют свои собственные внутренние часы, и что практически каждая клетка человеческого тела содержит часы.
Теперь выясняется, что часы и гены, связанные с часами — было идентифицировано около 20 таких генов — влияют практически на все метаболические пути клеток, от регулирования уровня сахара в крови до выработки холестерина.Другие исследователи из Юго-Запада, участвовавшие в последних исследованиях, включают доктора Чжихун Сюэ, Цяохун Е, доктора Чучен Янга и доктора Гуанхуа Сяо.
Поддержка этого исследования включала гранты Национальных институтов здравоохранения, Фонда Уэлча, Техасского научно-исследовательского института профилактики рака и Совета по исследованиям биотехнологии и биологических наук.«Это исследование дополняет важную работу, которая показала повсеместность циркадных часов у разных видов, включая людей, и их роль в регуляции метаболизма в клетках, органах и организмах», — сказал д-р Майкл Сесма, директор программы в Отдел генетики и биологии развития Национального института общих медицинских наук при Национальном институте здравоохранения, который частично профинансировал исследование. «Эти новые результаты доктора Лю и его коллег также выходят за рамки понимания функции антисмысловой РНК в тонкой настройке суточного ритма клетки; они предоставляют пример средств, с помощью которых антисмысловая транскрипция, вероятно, регулирует другие ключевые молекулярные и физиологические процессы в клетках и организмах ».
