В этом году престижная премия Грубера в области нейронаук уходит в руки исследователя Медицинского института Говарда Хьюза Джозефа Такахаши (Joseph S. Takahashi). Он получает 500 000 долларов за открытие молекулярно-генетических основ циркадных ритмов у млекопитающих. Премию вручат на ежегодной конференции Society for Neuroscience, которая состоится в октябре 2019 года в Чикаго (Иллинойс).
Внимательные читатели могут удивиться «опять за циркадные ритмы?», поскольку наверняка помнят, что почти такое же обоснование «за открытия молекулярных механизмов, управляющих циркадным ритмом» звучало и в ходе объявления Нобелевской премии по физиологии или медицине 2017 года. Однако, тогда удостоились чести ее получить трое исследователей (Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг), занимавшихся плодовыми мушками и функционирующими у них генами сна-бодрствования.
Исследователи открыли у мушек белок PER, кодируемый геном period и отвечающий за 24-часовой цикл работы клеток, а также дополнительные гены (timeless, doubletime), регулирующие нормальную работу всей системы. Но вот открытие еще одного важного белка CLOCK, продукта гена Clock и основного манипулятора циркадными ритмами у млекопитающих, почему-то осталось без внимания нобелевского комитета.
Молекулярные основы циркадных ритмов по Такахаши
Еще в начале 1990-х годов группа Такахаши занималась тем, что получала случайные мутации у мышей и пыталась с помощью этого найти гены, регулирующие у них цикл ежедневной активности. Они обнаружили, что мыши примерно в одно и то же время подходили к беговому колесу, и этот постоянный цикл укладывался в 23,7 часа. Однако, у единиц из них он был дефектным и длился 25 часов.
Ученым удалось сделать важное доказательство, что такие циклы активности генетически обусловлены, но найти конкретный ген, отвечающий за такую разницу, в то время оказалось очень сложной задачей. Научная группа потратила на поиски три года и все-таки обнаружили «виновника». Ген назвали Clock, а вскоре нашелся и его продукт – белок CLOCK. Параллельно открыли еще одну группу ген-белок Bmal1-BMAL1, находящуюся с «часовой» группой в «партнерских» отношениях.
Функционирующий вместе комплекс CLOCK-BMAL1 влияет на то, как активируются многие другие гены в зависимости от циркадного ритма, в том числе уже известный по работам с плодовыми мушками ген Per1. Группе Такахаши удалось прописать всю сложную систему биохимических путей, находящихся под контролем комплекса. Сейчас же они занимаются тем, что изучают, как он может влиять на продолжительность жизни.
«Такахаши сделал новаторские открытия в нейробиологии циркадных ритмов, включая выделение и клонирование первого гена циркадного ритма млекопитающих – гена Clock. При помощи элегантных генетических подходов его исследования осветили сети генов и белков, которые взаимодействуют между собой, управляя системой циркадных ритмов, а также петли обратной связи, которые управляют их экспрессией. Инновационные методы наблюдения за колебаниями часов по всему телу в режиме реального времени, которые использовала его группа, выявили более широкое влияние циркадной системы на регулирование времени клеточных событий в здоровье и при болезни», — гласит сопроводительное письмо премии.
Текст: Анна Хоружая