RIKEN tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriNəzəri fizika bioloji saatımızın temperatur dəyişdiyi halda belə ardıcıl 24 saatlıq dövrəni necə saxladığını ortaya qoyur. Kredit: RIKEN

Yaponiyadakı Fənlərarası Nəzəri və Riyaziyyat Elmləri Mərkəzində (iTHEMS) Gen Kurosavanın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar nəzəri fizikadan istifadə edərək, bioloji saatımızın sabit 24 saatlıq dövrəni necə saxladığını – hətta temperatur dəyişdikdə belə kəşf ediblər.

Onlar müəyyən ediblər ki, bu sabitlik daha yüksək temperaturda gen aktivliyi ritmlərinin “formasında” incə yerdəyişmə yolu ilə əldə edilir, bu proses dalğa formasının təhrifi kimi tanınır. Bu proses yalnız vaxtı sabit saxlamağa kömək etmir, həm də daxili saatımızın gecə-gündüz dövrü ilə nə qədər yaxşı sinxronlaşdığına təsir edir. Tədqiqat PLOS Computational Biology jurnalında dərc olunub .

Bədəninizin nə vaxt yatmaq və ya oyanmaq vaxtının gəldiyini necə bildiyini heç düşünmüsünüzmü? Sadə cavab budur ki, bədəninizin təxminən 24 saatlıq bir dövrə ilə işləyən bioloji saatı var. Lakin kimyəvi reaksiyaların əksəriyyəti temperatur yüksəldikcə sürətləndiyi üçün bədənimizin il boyu dəyişən temperaturu necə kompensasiya etdiyi, hətta biz açıq yay istisi ilə daxili kondisionerli otaqlar arasında irəli-geri hərəkət etdiyimiz zaman da sirr olaraq qalır.

Bioloji saatımız müəyyən genlərin ritmik olaraq açılıb-söndürülməsi nəticəsində yaranan mRNT-nin – zülal istehsalını kodlayan molekulların dövri nümunələri ilə işləyir. Necə ki, yellənən sarkacın irəli və arxası zamanla riyazi olaraq rəvan bir şəkildə yuxarı qalxan və təkrar-təkrar enən sinus dalğası kimi təsvir oluna bilər, mRNT istehsal və eniş ritmi də belə ola bilər.

Kurosavanın RIKEN iTHEMS-də tədqiqat qrupu və YITP, Kyoto Universitetinin əməkdaşı, mRNT səviyyələrinin bu ritmik yüksəlişini və enişini təsvir edən riyazi modelləri təhlil etmək üçün nəzəri fizikadan istifadə etdi. Xüsusilə, mRNT ritmləri sistemindən kritik yavaş dəyişən dinamikanı çıxarmaq üçün fizikadan uyğunlaşdırılmış güclü bir yanaşma olan renormalizasiya qrupu metodundan istifadə etdilər.

Onların təhlili göstərdi ki, yüksək temperaturda mRNT səviyyələri daha tez yüksəlməli və daha yavaş azalmalıdır, lakin ən əsası, bir dövrün müddəti sabit qalmalıdır. Qrafikdə bu yüksək temperaturlu ritm əyri, asimmetrik dalğa formasına bənzəyir.

Bəs bu nəzəri dəyişiklik həqiqətən baş verirmi? Bu nəzəriyyəni real orqanizmlərdə sınaqdan keçirmək üçün tədqiqatçılar meyvə milçəkləri və siçanların eksperimental məlumatlarını araşdırıblar . Əlbəttə ki, yüksək temperaturda bu heyvanlar proqnozlaşdırılan dalğa formasının təhriflərini göstərdilər və nəzəri proqnozların bioloji reallıqla üst-üstə düşdüyünü təsdiq etdilər.

Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəliblər ki, dalğa formasının təhrifi bioloji saatda temperaturun kompensasiyasının açarıdır, xüsusən də hər dövr ərzində mRNT səviyyəsinin azalmasının ləngiməsi.

Komanda həmçinin müəyyən edib ki, dalğa formasının təhrifi bioloji saatın işıq və qaranlıq kimi ətraf mühit siqnalları ilə nə qədər yaxşı sinxronlaşmasına təsir edir. Təhlil proqnozlaşdırdı ki, dalğa forması daha çox təhrif edildikdə, bioloji saat daha sabit olur və ətraf mühitin siqnalları ona az təsir edir.

Bu nəzəri proqnoz milçəklər və göbələklərdə aparılan eksperimental müşahidələrə uyğun gəlir və əhəmiyyətlidir, çünki qeyri-müntəzəm işıq-qaranlıq dövrləri insanların əksəriyyəti üçün müasir həyatın bir hissəsidir.

“Bizim tapıntılar göstərir ki, dalğa formasının təhrifi, hətta temperatur dəyişdikdə belə, bioloji saatların dəqiq və sinxron qalmasının vacib hissəsidir” dedi Kurosava.

O əlavə edir ki, gələcək tədqiqatlar indi dalğa formasının təhrifinə səbəb olan mRNT səviyyələrindəki enişi ləngidən dəqiq molekulyar mexanizmlərin müəyyənləşdirilməsinə diqqət yetirə bilər. Elm adamları həmçinin bu təhrifin növlər üzrə və ya hətta fərdlər arasında necə dəyişdiyini araşdırmağa ümid edirlər, çünki yaş və şəxsi fərqlər daxili saatlarımızın necə davranmasına təsir edə bilər.

“Uzun müddətdə,” Kurosava qeyd edir, ” saat genlərində dalğa formasının təhrif dərəcəsi yuxu pozğunluqlarını , reaktiv gecikməni və qocalmanın daxili saatlarımıza təsirlərini daha yaxşı anlamağa kömək edən biomarker ola bilər. O, həm də ritmlərin necə işlədiyinə dair universal nümunələri aşkar edə bilər – təkcə biologiyada deyil, təkrar dövrləri əhatə edən bir çox sistemlərdə.”

Ətraflı məlumat: Sirkadiyalı ritmlərdə temperaturun kompensasiyası və sinxronizasiyası üçün dalğa formasının təhrifi: Yenidən normallaşdırma qrupu metoduna əsaslanan yanaşma, PLOS Hesablama Biologiyası (2025). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1013246

Jurnal məlumatı: PLoS Computational Biology RIKEN tərəfindən təmin edilmişdir