Безсмислена РНК управлява биологичния часовник

Генът на биологичния часовник управлява денонощния ритъм с помощта на две РНК, едната от които пречи на работата на другата.

Повечето живи същества на Земята (включително и ние) живеят по денонощен, или циркаден, ритъм. Това значи, че генетичните, клетъчните, физиологичните и психическите процеси у нас са подчинени на 24-часовата смяна ден и нощ – ние се събуждаме и си лягаме да спим, чувстваме глад в определено време от денонощието, сутрин се активират едни наши гени, вечер – други, и т.н.

В същото време самият биологичен часовник също се регулира от собствени молекулярни механизми, настроени на светлина и други външни фактори – тяхното изменение дава да се разбере що за време от денонощието имаме в даден момент.

Денонощните ритми играят важна роля в нашия живот и проблемите в тях водят до цяла редица заболявания. Например храненето извън необходимото време нарушава обмяната на веществата, което на свой ред провокира развитието на затлъстяване; разстроеният биологичен часовник предизвиква превъзбуждане на имунитета, който започва да работи неадекватно, и т.н.

Знаейки механизма на регулация на денонощния ритъм, ние можем да го настройваме, както се казва, ръчно, да поправяме грешките на хода на нашия биологичен часовник и така да се избавим от психически и физиологични разстройства, свързани с „часовниковите“ аномалии. Един от тези механизми се описва на страниците на сп. Nature от учените от Югозападния медицински център на Тексаския университет.

Особеностите на изследването е в това, че в него става дума за дълга некодираща РНК. Такива РНК, макар да се отличават с доста големи размери, не носят информация за белтъци, но могат да служат като важни регулаторни молекули. (Затова, наричайки ги безсмислени, имаме предвид само тяхната негодност за белтъчен синтез; като цяло тяхната роля в клетките е повече от смислена.)

Експерименти с Neurospora crassa (червена хлебна плесен) показали, че активността на циркадния ген frq при плесена зависи от некодиращата РНК qrf. Тоест в гена, отговорен за биологичния часовник, се синтезира РНК frq с информация за белтъци. Но на същия ген се синтезира антисмислeна РНК qrf.

Синтезът на антисмислената qrf се включвал по светлинен сигнал, след което тя се свързвала с frq и синтезът на циркадния белтък на смислената РНК спирал. Тоест антисмислената РНК обозначавала друга фаза на часовете. Действително активността на двете молекули точно зависела от времето на денонощието. Без антисмислената qrf денонощният ритъм се разстройвал и за точния ход на часовника се изисквали и двете молекули.

Макар експериментите да са провеждани с плесени, авторите смятат, че такъв механизъм има и при другите животни, за което има косвени потвърждения – например подобни РНК има при мишките.

Следва обаче да помним, че колкото по-сложен е организмът, толкова по-сложна при него е системата за регулация на биологичните ритми. Всеки орган и всяка клетка има свой часовник и макар в своята работа да са съгласувани с централния мозъчен часовник, те все пак имат известна автономия и самостоятелност.

Освен това досега са открити около 20 гена, отговарящи за регулацията на циркадния ритъм, така че можем да си представим колко сложна трябва да е общата мрежа за управление на биологичния часовник.