Proč se nám večer chce spát, ráno vstávat a z cestování jsme tak rozhození? K odpovědi výrazně přispěli tři odborníci ocenění Nobelovou cenou za medicínu pro rok 2017. Jeffrey Hall, Michael Rosbash a Michael Young (všichni se narodili a pracují v USA) objevili genetické mechanismy, které do značné míry řídí chod našich vnitřních hodin.
Our biological clock helps to regulate sleep patterns, feeding behavior, hormone release and blood pressure #NobelPrize https://t.co/NgL7761AFE
Že je pozemský život přizpůsoben délce pozemského dne, víme už staletí. Již během 18. století si astronom Jean Jacques d’Ortous de Mairan všiml, že mimózy během dne otevírají listy, aby přijímaly sluneční záření, a za soumraku je zase zavírají. Přemýšlel, co se stane, kdyby rostlina byla umístěna v neustálé temnotě, a když to vyzkoušel, zjistil, že nezávisle na denním slunečním světle listy pokračovaly ve svém každodenním rituálu, dokud rostlina nezašla. Zdálo se, že rostliny mají vlastní biologické hodiny.
Postupně se ukázalo, že také další organismy, včetně lidí, mají vnitřní biologické hodiny, které jim pomáhají předvídat a přizpůsobovat se pravidelnému rytmu dne. Pro jev se začal používat výraz cirkadiánní rytmy, ze složeniny latinských výrazů circa (kolem) a dies (den), tedy v podstatě „celodenní“.
Samozřejmě v 18. století neexistovaly postupy, které by umožnily přesně určit, jak celý mechanismus funguje. To do značné míry dokázali až letošní laureáti Nobelovy ceny. Využili objevu ze 70. let, který ukázal, že porucha jednoho určitého genu - nazvaného period - normální denní biologický rytmus narušuje. Hall, Rosbash a Young společně ukázali, že podle tohoto genu se vytváří v buňce látka (bílkovina PER), která se během noci akumuluje a během dne se pak znovu rozkládá. Její množství v buňce tedy kolísá přesně podle obrazu našeho denního rytmu.
Hall a Rosbash v dalším velmi elegantním pokusu ukázali, že celý mechanismus funguje opačně, než by se na pohled zdálo: podle genu period vyráběná bílkovina PER je určená k tomu, aby „brzdila“ funkci svého mateřského genu. Ve spojení s další důležitou bílkovinou tlumí činnost genu period během dne a nechává ho naplno pracovat v noci, kdy potřebujeme odpočívat.
Michael Young pak v další práci našel ještě další gen, nazvaný doubletime. Podle něj se vyrábí látka, která zase reguluje množství bílkoviny PER. Slouží k „dolaďování“ rytmu tak, aby přesněji odpovídal 24hodinovému dni.
Odkud jsou letošní NobelistéJeffrey C. Hall, americký genetik, se narodil v New Yorku v roce 1945. Pracoval na University of Washington a na California Institute of Technology, dále spolupracoval s Brandeis University ve Walthamu (nedaleko Bostonu) a University of Maine. Proslavil se studiem mušek Drosophila melanogaster, na kterých ukázal některé principy biologických „hodin“ a „rytmů“. Michael Rosbash, americký genetik, se narodil 1944 v Kansas City. Studoval na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a na University of Edinburgh ve Skotsku. Od roku 1974 působí rovněž na Brandeis University. Michael Young, americký genetik, se narodil v roce 1949 v Miami. Studoval na University of Texas v Austinu, poté pracoval na Stanfordově univerzitě v Palo Altu jako postdoc a od 1978 působí na Reckefellerově univerzitě v New Yorku. Jeho laboratoř přispěla k objevení genů spojených s cirkadiánním rytmem. Zdroje: NPR.org, Wikipedia.org, NobelPrize.org |
Dnes už dobře víme, že díky své vynikající přesnosti naše vnitřní hodiny přizpůsobují naši fyziologii dramaticky odlišným fázím dne. Hodiny regulují kritické funkce, jako je chování, hormonální hladiny, spánek, tělesná teplota a metabolismus. Nesoulad mezi našimi vnitřními hodinami a vnějším prostředím také výrazně přispívá ke stresu - jak to může dosvědčit každý, kdo někdy cestoval přes více časových pásem a zažil „jet lag“. V případě chronického narušování tohoto základního rytmu pak samozřejmě hrozí i zdravotní následky.
Jak to bylo loniNositelem Nobelovy ceny za medicínu v roce 2016 se stal 71letý japonský biolog Jošinori Ósumi (anglická transkripce relevantnější ve vědecké literatuře je Yoshinori Ohsumi). Ten totiž pracoval a stále pracuje na pochopení systému, který má v živočišných buňkách na starost rozklad nepotřebných, škodlivých či zbytečných bílkovin - tzv. autofagie. Tento výraz je spojením řeckých slov, které znamená vlastně „sebepožírání“, proto došlo i při oznámení ceny na ilustraci draka pojídajícího vlastní ocas. Autofagie je proces, který tělu rychle dodá energii v případě hladovění či jiné zátěže. Může také sloužit k likvidaci virů či bakterií napadajících tělní buňky, pomáhá při řízení správného vývoje embrya a také samozřejmě slouží k odstraňování „zmetků“, například vadných či poškozených buněčných organel. Objev má i poměrně velký medicínský význam, protože autofagie je spojena s celou řadou vážných nemocí. Její poruchy doprovází Parkinsonovu chorobou nebo cukrovkou II. typu a další onemocnění (které jsou často připisovány vyššímu věku). |
