Cirkadiánne hodiny, ktoré riadia cirkadiánny rytmus, sú prepojené s mnohými dôležitými systémami v živých organizmoch, ako sú rastliny, huby, hmyz a dokonca aj ľudia. Z tohto dôvodu sa narušenie našich cirkadiánnych hodín spája s vyšším výskytom ochorení u ľudí vrátane niektorých druhov rakoviny a autoimunitných ochorení.

Každý nový poznatok o mechanizmoch našich vnútorných hodín nás približuje k možnosti uskutočniť zmeny

Dr. Jennifer Hurleyová z Rensselaer Polytechnic Institute, doktorka Richarda Barucha a zástupkyňa vedúceho katedry biologických vied, zasvätila svoju kariéru pochopeniu mechanizmov, ktoré umožňujú našim cirkadiánnym hodinám merať čas. „Keďže proteíny sú stavebnými kameňmi života, je dôležité získať základné pochopenie toho, ako tieto proteíny interagujú,“ povedala Hurleyová. „Ak vieme, ako proteíny interagujú, môžeme sa dozvedieť, ako sa organizmus správa, a tiež máme možnosť toto správanie zmeniť.“ Vo svojej štúdii Hurleyová a jej tím zistili, že narušený hodinový proteín FRQ v hube Neurospora crassa interaguje neočakávaným spôsobom s proteínom nazývaným FRH. Našli oblasti alebo „bloky“ na FRQ, ktoré boli kladne nabité. Tieto bloky umožňovali interakciu FRQ a FRH v mnohých rôznych oblastiach. „Zatiaľ čo o proteínoch sa často uvažuje ako o dobre usporiadaných štruktúrach, existuje celá trieda proteínov, ktoré sú pružnejšie, ako mokré špagetové rezance,“ povedal Hurley. „Táto flexibilita môže byť dôležitá pre interakcie medzi proteínmi. V prípade FRQ sa domnievame, že jeho „rezancová“ povaha umožňuje kladne nabitým blokom viazať sa na FRH, možno ako objatie.“

Vedci očakávali jednoduchú, priamočiaru interakciu medzi FRQ a FRH, ale zistili, že interakcia je oveľa zložitejšia, než predpokladali. Hurleyová a jej tím zistili, že toto takzvané objatie spôsobuje zmenu molekulárnych cirkadiánnych hodín z presýpacích hodín, ktoré sa musia každý deň resetovať svetlom, na trvalý oscilátor, ktorý umožňuje nepretržitý rytmus bez potreby resetovania svetlom. Tento trvalý cirkadiánny oscilátor je základnou metódou, pomocou ktorej cirkadiánne hodiny merajú čas a regulujú všetko od nášho správania až po to, ako zviera v Arktíde vie, kedy má loviť, aj keď počas zimných mesiacov nie je k dispozícii žiadne svetlo. Každý nový poznatok o mechanizmoch našich cirkadiánnych hodín nás približuje k možnosti uskutočniť zmeny, ktoré budú mať veľký praktický prínos. Ak by sme dokázali manipulovať s cirkadiánnymi hodinami, mohlo by to pomôcť pri výrobe biopalív, v boji proti jet lagu a pri zabezpečovaní zdravia pracovníkov pracujúcich na smeny a iných s nepravidelným pracovným časom.

Zdravotníctvo ponúka množstvo príležitostí na využitie našich poznatkov o cirkadiánnych rytmoch. „V našom odbore to nazývame ‚chronoterapia‘,“ hovorí Hurley. „Ak sa zraníte v určitom dennom čase, uzdravíte sa oveľa rýchlejšie ako v inom čase. Preto môžeme naplánovať operácie v správnom dennom čase. Dokonca môžeme načasovať chemoterapiu tak, aby prebiehala v čase, keď sa zdravé bunky nedelia, ale rakovinové bunky áno, čím sa znížia vedľajšie účinky a zvýši účinnosť liečby.“ „Týmto výskumom profesorka Hurleyová a jej tím opäť rozšírili naše chápanie fungovania cirkadiánnych rytmov na molekulárnej úrovni,“ povedal Dr. Curt Breneman, dekan Rensselaer School of Science. „Toto hlboké pochopenie mechanizmov cirkadiánnych procesov otvára nové možnosti, ako lepšie zmierniť ich vplyv na vyššie organizmy a človeka.“