Døgnurene, der styrer døgnrytmen, er sammenflettet med mange vigtige systemer i levende organismer som planter, svampe, insekter og endda mennesker. Derfor er forstyrrelser i vores døgnrytme forbundet med højere sygdomsfrekvenser hos mennesker, herunder visse typer kræft og autoimmune sygdomme.

Hver ny indsigt i mekanismerne bag vores indre ure bringer os tættere på muligheden for at foretage ændringer.

Dr. Jennifer Hurley fra Rensselaer Polytechnic Institute, Richard Baruch M.D. Career Development Chair og Associate Head of the Department of Biological Sciences, har dedikeret sin karriere til at forstå de mekanismer, der gør det muligt for vores døgnure at måle tiden. “Da proteiner er livets byggesten, er det vigtigt at få en grundlæggende forståelse af, hvordan disse proteiner interagerer,” siger Hurley. “Hvis vi ved, hvordan proteiner interagerer, kan vi lære, hvordan en organisme opfører sig, og vi har også mulighed for at ændre den adfærd.” I deres undersøgelse opdagede Hurley og hendes team, at det forstyrrede urprotein FRQ i en svamp kaldet Neurospora crassa interagerede på uventede måder med et protein kaldet FRH. De fandt områder eller “blokke” på FRQ, som var positivt ladede. Disse blokke gjorde det muligt for FRQ og FRH at interagere på tværs af mange forskellige regioner. “Man tænker ofte på proteiner som velordnede strukturer, men der findes en hel klasse af proteiner, som er mere fleksible, som våde spaghetti-nudler,” siger Hurley. “Denne fleksibilitet kan være vigtig for interaktioner mellem proteiner. I FRQ’s tilfælde tror vi, at dets ‘nudelagtige’ natur gør det muligt for de positivt ladede blokke at binde sig til FRH, måske som et kram.”

Forskerne havde forventet en enkel, ligetil interaktion mellem FRQ og FRH, men fandt ud af, at interaktionen var meget mere kompleks, end de havde forventet. Hurley og hendes team fandt ud af, at dette såkaldte kram får det molekylære døgnur til at ændre sig fra et timeglas, der skal nulstilles hver dag af lys, til en vedvarende oscillator, der giver mulighed for en kontinuerlig rytme uden behov for at blive nulstillet af lys. Denne vedvarende døgnoscillator er den grundlæggende metode, hvormed det cirkadiske ur måler tid og regulerer alt fra vores adfærd til, hvordan et dyr i Arktis ved, hvornår det skal jage, selv når der ikke er noget lys til rådighed i vintermånederne. Hver ny indsigt i mekanismerne bag vores døgnrytmeur bringer os tættere på muligheden for at foretage ændringer, der vil have store praktiske fordele. Hvis vi kunne manipulere det cirkadiske ur, kunne det hjælpe med at producere biobrændstoffer, bekæmpe jetlag og sikre sundheden for skifteholdsarbejdere og andre med uregelmæssige arbejdstider.

Sundhedsvæsenet byder på mange muligheder for at anvende vores viden om døgnrytmen. “Inden for vores felt kalder vi det ‘kronoterapi’,” siger Hurley. “Hvis du kommer til skade på et bestemt tidspunkt af dagen, heler du meget hurtigere end på et andet tidspunkt. Derfor kan vi planlægge operationer på det rigtige tidspunkt af dagen. Vi kan endda planlægge kemoterapi på et tidspunkt, hvor sunde celler ikke deler sig, men hvor kræftceller gør, og dermed reducere bivirkningerne og øge behandlingens effektivitet.” “Med denne forskning har professor Hurley og hendes team endnu en gang udvidet vores forståelse af, hvordan døgnrytmer fungerer på molekylært niveau,” siger Dr. Curt Breneman, dekan for Rensselaer School of Science. “Denne dybe forståelse af mekanismerne i døgnrytmeprocesser åbner op for nye muligheder for bedre at afbøde deres virkninger på højere organismer og mennesker.”