В лабораториях Северо-Западного университета в Чикаго дрозофилы подсказали учёным путь к разгадке одного из самых фундаментальных механизмов жизни — как именно тикают наши внутренние часы. Исследователи нашли ген, который управляет суточным ритмом не так, как все остальные, и назвали его «геном 24 часов», или CG4857. Открытие не просто добавляет деталь в биохимическую схему — оно переворачивает представление о том, на каком этапе клетка решает, когда организму спать, а когда бодрствовать.

Руководитель группы Рави Аллада описывает эффект почти бытовым языком: «Внутренние часы организма включают его системы, побуждая просыпаться по утрам. Мушки, у которых не работает 24-часовой ген, долго не проявляют активности с наступлением рассвета. По аналогии с человеком, им довольно сложно подняться с постели». Но за этой простой метафорой стоит колоссальный объём наблюдений — четыре тысячи дрозофил, чьё поведение отслеживали совместно с учёными из Корейского института науки и технологий KAIST.

Хронометр на мушином масштабе

У дрозофил с активно работающим CG4857 циркадный ритм держался около 26 часов — чуть длиннее земных суток, но стабильно. Когда же ген «отключали», регулярность рассыпалась полностью. Мушки засыпали и просыпались хаотично, без всякой привязки ко времени суток. Вместе с этим падал уровень белка PER — ключевого элемента молекулярных часов, синтез которого, как выяснилось, и регулирует CG4857.

Самое неожиданное крылось в механизме этой регуляции. Раньше считалось, что циркадные ритмы настраиваются главным образом на этапе транскрипции — когда с ДНК считывается матричная РНК и её количество в клетке определяет, сколько белка будет произведено. Но у CG4857 логика оказалась обратной: белка PER становилось меньше именно тогда, когда мРНК в клетке было больше. Это означало, что ген вмешивается не в считывание генетической информации, а в следующий шаг — трансляцию, то есть непосредственно в синтез белка на рибосомах.

Сбой на конвейере сборки

Такой способ регуляции для суточных ритмов выглядит крайне необычно. Трансляционный контроль — это как если бы на заводе чертежи (мРНК) продолжали поступать в цех в прежнем объёме, но рабочие вдруг начинали собирать из них гораздо меньше готовых изделий. Исследователи заключили, что CG4857 действует именно на этом уровне — тормозит производство белка PER, несмотря на обилие инструкций для его сборки.

Рави Аллада подчёркивает, что такой механизм может оказаться консервативным — то есть общим для многих живых организмов, включая человека. Если это подтвердится, изучение CG4857 приобретает прямое значение для медицины и нейрофизиологии. Ведь сбои циркадных ритмов связаны не только с бессонницей или дневной сонливостью, но и с более серьёзными расстройствами: депрессией, метаболическим синдромом, даже повышенным риском онкологических заболеваний.

Пока работа выполнена на дрозофилах — классическом модельном объекте генетиков. Но сам факт, что эволюция могла сохранить столь нестандартный способ настройки биологических часов у разных видов, заставляет присмотреться к CG4857 повнимательнее. Возможно, именно здесь скрыт ключ к пониманию того, почему одни люди — «жаворонки», другие — «совы», а третьи годами мучаются от сбитого режима, который не поддаётся обычным методам коррекции.

Открытие чикагских учёных — не просто ещё один ген в длинном списке. Это напоминание о том, что даже в, казалось бы, хорошо изученных молекулярных схемах могут обнаруживаться принципиально иные уровни регуляции. И что поиск истины — как говорил Эйнштейн — действительно важнее, чем обладание ею, потому что каждый найденный ответ немедленно ставит перед нами новые вопросы.