Új kiadványok
A biológiai óra 24 órás ciklust tart fenn azáltal, hogy meleg körülmények között megváltoztatja a gének működését.
Utolsó ellenőrzés: 27.07.2025
Minden iLive-tartalmat orvosi szempontból felülvizsgáltak vagy tényszerűen ellenőriznek, hogy a lehető legtöbb tényszerű pontosságot biztosítsák.
Szigorú beszerzési iránymutatásunk van, és csak a jó hírű média oldalakhoz, az akadémiai kutatóintézetekhez és, ha lehetséges, orvosilag felülvizsgált tanulmányokhoz kapcsolódik. Ne feledje, hogy a zárójelben ([1], [2] stb.) Szereplő számok ezekre a tanulmányokra kattintható linkek.
Ha úgy érzi, hogy a tartalom bármely pontatlan, elavult vagy más módon megkérdőjelezhető, jelölje ki, és nyomja meg a Ctrl + Enter billentyűt.
A japán RIKEN Interdiszciplináris Elméleti és Matematikai Tudományok Központjának (iTHEMS) kutatói, Gen Kurosawa vezetésével, elméleti fizikát alkalmazva fedezték fel, hogyan tart fenn biológiai óránk stabil 24 órás ciklust akkor is, ha a hőmérséklet változik.
Azt találták, hogy ezt a stabilitást a génaktivitási ritmusok „alakjának” magasabb hőmérsékleten történő finom eltolódása éri el, ezt a folyamatot hullámforma-torzulásnak nevezik. Ez a folyamat nemcsak a pontos idő megtartásában segít, hanem azt is befolyásolja, hogy a belső óránk mennyire szinkronizálódik a nappal-éjszaka ciklussal. A tanulmány a PLOS Computational Biology folyóiratban jelent meg.
Elgondolkodott már azon, hogy a teste honnan tudja, mikor kell aludnia vagy kelnie? A válasz egyszerű: a testének biológiai órája nagyjából 24 órás ciklusban jár. De mivel a legtöbb kémiai reakció felgyorsul a hőmérséklet emelkedésével, rejtély, hogyan kompenzálja a test az év során bekövetkező hőmérséklet-változásokat – vagy akár akkor is, amikor a nyári meleg és a légkondicionált szobák hűvöse között váltunk.
A biológiai óra az mRNS – a fehérjetermelést kódoló molekulák – szintjének ciklikus ingadozásai alapján működik, amelyek akkor következnek be, amikor bizonyos gének ritmikusan be- és kikapcsolnak. Ahogyan az inga mozgása leírható egy matematikai szinuszhullámmal, amely simán emelkedik és süllyed, úgy az mRNS termelésének és lebomlásának ritmusa is egy oszcilláló hullámmal ábrázolható.
Kurosawa csapata a RIKEN iTHEMS-nél a YITP Kyoto Egyetem kollégáival együttműködve elméleti fizikai módszereket alkalmazott az mRNS ritmikus oszcillációit leíró matematikai modellek elemzésére. Különösen a renormalizációs csoport módszerét használták, egy hatékony fizikai eszközt, amely lehetővé teszi kulcsfontosságú, lassan változó dinamikus folyamatok kinyerését az mRNS ritmusrendszeréből.
Az elemzés kimutatta, hogy a hőmérséklet emelkedésével az mRNS-szintek gyorsabban emelkedtek és lassabban csökkentek, de egy ciklus időtartama állandó maradt. Egy grafikonon ez a ritmus magas hőmérsékleten torz, aszimmetrikus hullámnak tűnt.
Az élő szervezetekben levont elméleti következtetések teszteléséhez a kutatók kísérleti adatokat elemeztek gyümölcslegyeken és egereken. Valóban, magas hőmérsékleten ezek az állatok a jelzett hullámforma-torzulásokat mutatták, ami megerősítette az elméleti modell helyességét.
A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a hullámforma torzulása kulcsfontosságú a biológiai óra hőmérséklet-kompenzációjában, konkrétan az mRNS-szintek ciklusonkénti csökkenésének lassításában.
A csapat azt is megállapította, hogy a hullámforma torzulása befolyásolja a biológiai óra azon képességét, hogy szinkronizálódjon a külső jelzésekkel, például a fénnyel és a sötétséggel. Az elemzés kimutatta, hogy nagyobb hullámforma-torzulás esetén az óra stabilabb, és kevésbé befolyásolják a külső jelzések.
Ez az elméleti következtetés egybeesett a legyeken és gombákon végzett kísérleti megfigyelésekkel, és azért fontos, mert a szabálytalan fény-sötétség ciklusok a legtöbb ember számára a modern élet részévé váltak.
„Eredményeink azt mutatják, hogy a hullámforma torzulása kritikus eleme annak, hogy a biológiai óra hogyan marad pontos és szinkronban, még a hőmérséklet változása esetén is” – mondja Kurosawa.
Hozzáteszi, hogy a jövőbeli kutatások az mRNS-szintek csökkenését lassító és a hullámforma-torzulást okozó molekuláris mechanizmusok azonosítására összpontosíthatnak. A kutatók azt is remélik, hogy tanulmányozni tudják, hogyan változik ez a torzulás fajok vagy akár egyedek között, mivel az életkor és az egyéni különbségek befolyásolhatják a biológiai óra működését.
„Hosszú távon” – jegyzi meg Kurosawa – „az óragénekben a hullámforma-torzulás mértéke biomarkerré válhat az alvászavarok, a jetlag és az öregedés belső órára gyakorolt hatásának jobb megértéséhez. Emellett univerzális ritmusmintákat is feltárhat – nemcsak a biológiában, hanem bármely ismétlődő ciklusokkal rendelkező rendszerben.”