Cirkadiánní hodiny, které řídí cirkadiánní rytmus, jsou provázány s mnoha důležitými systémy živých organismů, jako jsou rostliny, houby, hmyz a dokonce i člověk. Z tohoto důvodu je narušení našich cirkadiánních hodin spojeno s vyšší mírou onemocnění u lidí, včetně některých typů rakoviny a autoimunitních onemocnění.

Každý nový poznatek o mechanismech našich vnitřních hodin nás přibližuje k možnosti provést změny

Dr. Jennifer Hurleyová z Rensselaer Polytechnic Institute, doktorka Richarda Barucha a zástupkyně vedoucího katedry biologických věd, zasvětila svou kariéru pochopení mechanismů, které umožňují našim cirkadiánním hodinám měřit čas. „Vzhledem k tomu, že proteiny jsou stavebními kameny života, je důležité získat základní znalosti o tom, jak spolu tyto proteiny interagují,“ řekl Hurley. „Pokud víme, jak spolu proteiny interagují, můžeme zjistit, jak se organismus chová, a také máme možnost toto chování změnit.“ Ve své studii Hurleyová a její tým zjistili, že narušený hodinový protein FRQ u houby Neurospora crassa interaguje nečekaným způsobem s proteinem zvaným FRH. Našli na FRQ oblasti nebo „bloky“, které byly kladně nabité. Tyto bloky umožňovaly interakci FRQ a FRH v mnoha různých oblastech. „Zatímco proteiny jsou často považovány za dobře uspořádané struktury, existuje celá třída proteinů, které jsou pružnější, jako mokré nudle špaget,“ řekl Hurley. „Tato flexibilita může být důležitá pro interakce mezi proteiny. V případě FRQ se domníváme, že jeho ‚nudlovitá‘ povaha umožňuje kladně nabitým blokům vázat se na FRH, možná jako objetí.“

Vědci očekávali jednoduchou, přímočarou interakci mezi FRQ a FRH, ale zjistili, že interakce je mnohem složitější, než předpokládali. Hurleyová a její tým zjistili, že toto takzvané objetí způsobuje změnu molekulárních cirkadiánních hodin z přesýpacích hodin, které musí být každý den resetovány světlem, na trvalý oscilátor, který umožňuje nepřetržitý rytmus, aniž by musel být resetován světlem. Tento perzistentní cirkadiánní oscilátor je základní metodou, pomocí které cirkadiánní hodiny měří čas a regulují vše od našeho chování až po to, jak zvíře v Arktidě ví, kdy má lovit, i když v zimních měsících není k dispozici žádné světlo. Každý nový poznatek o mechanismech našich cirkadiánních hodin nás přibližuje k možnosti provést změny, které budou mít velký praktický přínos. Pokud bychom dokázali manipulovat s cirkadiánními hodinami, mohlo by to pomoci při výrobě biopaliv, v boji proti jet lagu a při zajišťování zdraví pracovníků pracujících na směny a dalších osob s nepravidelnou pracovní dobou.

Zdravotnictví nabízí řadu příležitostí, jak využít naše znalosti cirkadiánních rytmů. „V našem oboru tomu říkáme ‚chronoterapie‘,“ říká Hurley. „Pokud se zraníte v určitou denní dobu, hojíte se mnohem rychleji než v jinou dobu. Proto můžeme plánovat operace ve správnou denní dobu. Můžeme dokonce načasovat chemoterapii tak, aby probíhala v době, kdy se nedělí zdravé buňky, ale rakovinné, čímž se sníží vedlejší účinky a zvýší účinnost léčby.“ „Profesorka Hurleyová a její tým tímto výzkumem opět rozšířili naše znalosti o fungování cirkadiánních rytmů na molekulární úrovni,“ řekl Dr. Curt Breneman, děkan Rensselaer School of Science. „Toto hluboké pochopení mechanismů cirkadiánních procesů otevírá nové možnosti, jak lépe zmírnit jejich účinky na vyšší organismy a člověka.“