Циркадные ритмы кожи: какие компоненты лучше работают с утра, а какие

Критерии[править]

Чтобы называться циркадным, биологический ритм должен соответствовать четырём общим критериям:

1. Ритмы чередуются ежедневно (имеют 24-часовой период). Чтобы держать след времени дня, часы должны быть в том же самом пункте в то же самое время каждый день, то есть повторяться каждые 24 часа.
2. Ритмы должны сохранятся и при отсутствии внешних (экзогенных) реплик. Ритм сохраняется в постоянных условиях с периодом приблизительно 24 часов. Объяснение для этого критерия должно отличить циркадные ритмы от простых ответов до ежедневных внешних реплик. Ритм не может быть назван эндогенным, если это не было проверено в условиях без внешнего периодического входа.
3. Ритмы могут быть приспособлены под соответствие местному времени (entrainable). Ритм может быть перезагружен при возобнавлённой подверженности внешним стимулам (типа света или температуры), процесс, названный захватом. Объяснение для этого критерия должно отличить циркадные ритмы от других вообразимых эндогенных 24-часовых ритмов, которые являются свободными к сбросу внешними репликами и, следовательно, не удовлетворяют цели оценить местное время. Путешествие поперек часовых поясов иллюстрирует способность человеческих биологических часов приспособиться к местному времени; человек будет обычно испытывать реактивную задержку прежде, чем захват их циркадных часов внесёт это в синхронизацию с местным временем.
4. Ритмы поддерживают циркадную периодичность по диапазону физиологических температур (температурную компенсацию). Некоторые организмы, живущие в широком диапазоне температур, и тепловой энергии затронут kinetics всех молекулярных процессов в их ячейке (йках). Чтобы держать след времени, циркадные часы организма должны поддержать примерно 24-часовую периодичность несмотря на изменение kinetics, собственность, известная как температурная компенсация.

Что такое циркадные ритмы?

Циркадные ритмы — физические, эмоциональные, ментальные изменения, следующие 24-часовому циклу. В первую очередь они реагируютна смену дня и ночи.

За восприятие световой информации отвечают: глаза, СХЯ, латеральные коленчатые тела таламуса (зрительного бугра), верхние бугры четверохолмия (образуют верхнюю стенку среднего мозга) и эпифиз.

В 1729 году французский учёный Жан-Жак де Меран провёл любопытный эксперимент. Поместив растение в тёмное место он заметил, что даже в постоянной темноте листья растения открываются и закрываются в том же ритме. Это стало свидетельством того, что циркадные ритмы имеют внутреннее происхождение и могут закрепляться за внешними 24 часами.

Изменение циркадных часов приводит к изменениям на биохимическом уровне, что очень сильно влияет на наше физиологическое самочувствие и поведение.

Циркадные ритмы подвержены экзогенным и эндогенным влияниям, т.е. влиянию внешних и внутренних факторов.

Самые распространённые внешние синхронизаторы:

• Свет;
• Атмосферное давление;
• Температура;
• Применение лекарств;
• Режим приема пищи;
• Социальная активность;
• Физическая активность.

Мы не рождаемся с готовым чувством времени. Если когда-нибудь читали или нянчились с младенцем, вы знаете, что они спят не так, как взрослые. Биологические ритмы проявляются уже в первые недели жизни и, вероятно, они есть и у зародышей. Но их проявление происходи постепенно. Некоторые биоритмы окончательно формируются в школьном возрасте, например: температура, пульс, сон.

Биоритмы не у всех одинаковые. Есть жаворонки, которые эмоционально, ментально и физически активны в первой половине дня. А есть совы, у которых активность начинает возрастать после обеда. И есть сумасшедшие птички, вроде меня.

Кстати о популярном «совином» режиме. Это стало просто мейнстримом. В то время как учёные считают, что у 1 человека из 75, совиный режим связан с мутацией белка CRY1, который задерживает желание спать до наступления раннего утра. Все остальные приобрели «совиный» режим в течение жизни и они могут от него отказаться, просто настроив свой режим. 

У большинства людей есть два периода высокой ментальной активности:

• с 08 до 12 часов утра;
• с 17 до 19 часов вечера

Снижение ментальной активности происходит:

• с 13 до 15 часов дня;
• с 02 до 05 часов утра (ночи).

У людей обнаружено более четырёхсот процессов, которые подчинены циркадным ритмам. Самым изученным процессом считается температура тела. На рассвете она в районе 36 °С, в обед поднимается до 36,5 °С, а к вечеру может вырастать до 36,9 °С. Минимальная температура тела достигается в районе 2-4 часов ночи. У здоровых людей амплитуда колебаний 0,8-0,9 °С.

Существует множество исследований, которые подтверждают, что режим питания достаточно серьёзно влияет не только на метаболизм, но и на циркадные ритмы.

Клиническое значение нарушений циркадных ритмов

Нарушения сна, связанные с циркадным ритмом, часто игнорируются и могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Нарушения сна, связанные с циркадным ритмом, обычно проявляются как несоответствие между сроками сна человека и физическим / социальным 24-часовым циклом окружающей среды. Двумя более распространенными нарушениями сна циркадных ритмов являются продвинутая фаза сна (раннее начало, часто встречается у пожилых людей) и задержка фазы сна (позднее, часто встречается у подростков). Эти два диагноза часто ошибочно диагностируются как бессонница или чрезмерная сонливость, но это совершенно разные расстройства, возникающие в результате нарушения синхронизации цикла сна / бодрствования. К людям, склонным к развитию расстройств сна, связанных с циркадным ритмом, относятся люди, работающие в вечерние смены или имеющие нерегулярные графики смен и слепые. Слепые люди подвержены развитию этих типов расстройств из-за неспособности организма воспринимать свет и, следовательно, устанавливать циркадные ритмы. В то время как у слепых людей есть путь в мозге, который функционирует как часы их тела, примерно половина слепых людей испытывает не-24-часовое нарушение ритма сна и бодрствования, во время которого их циклы сна становятся позже каждую ночь, перепрыгивают или приводят к просыпаться позже в тот же день.

Нерегулярное нарушение ритма сна и бодрствования , хотя и редкое, встречается у людей, страдающих неврологическими расстройствами, такими как деменция, умственная отсталость и повреждение головного мозга. Это расстройство характеризуется чрезмерной вовлеченностью в сон в дневное и ночное время, отсутствием четкого режима сна, трудностями в поддержании крепкого сна, слабостью во время бодрствования и неспособностью поддерживать количество сна, необходимое для их возраста. Сменное рабочее расстройство возникает, когда у людей ранние утренние, ночные или сменные смены, которые нарушают их нормальный 24-часовой цикл сна / бодрствования. Эти люди испытывают крайнюю усталость и подвергаются большему риску травм на рабочем месте и когнитивных нарушений из-за сна в среднем 4 часа или менее в ночь. При путешествии через несколько часовых поясов диссоциация внутренних часов и времени окружающей среды может привести к так называемой смене часовых поясов. Искусственное освещение от компьютеров, телевизоров, мобильных телефонов и других электронных устройств также может влиять на способность организма поддерживать надлежащие циркадные ритмы. Накапливающиеся данные демонстрируют связь между циркадной ритмикой и расстройствами регуляции настроения, такими как сезонное аффективное расстройство. Симптомы, типичные для пациентов, страдающих депрессией, часто могут быть связаны с нарушением циркадными ритмами этого человека. Лечение этих нарушений включает фармакологический подход в сочетании со светотерапией и создание эффективного, стабильного графика сна / бодрствования.

Чем отличаются дневные и ночные средства?

«Днем кожа выполняет защитные функции, а ночью — регенерирующие. Поэтому компоненты из дневных средств должны минимизировать негативное внешнее влияние, а вечерние — помогать восстанавливать ресурсы. 

В составах дневных средств чаще можно найти керамиды, компоненты NMF (natural moisturizing factor — натуральный увлажняющий фактор), ингредиенты, препятствующие трансэпидермальной потере влаги, антиоксиданты, ингибиторы металлопротеиназ, блокаторы гликации, оксигенаторы и защищающие фильтры — от лучей разного типа, пыли и перепадов температуры.

В составах ночных — ретиноиды, гидроксикислоты, пептиды (их огромное разнообразие, поэтому есть и те, что встречаются в дневных средствах), лимфодренажные компоненты, стимуляторы обновления клеток и повышения плотности кожи».

View on Instagram

Циркадные часы

Суточная циркуляция энергии в органах

5:00 — 7:00 Толстая кишка.
Просыпайтесь, туалет, медитация.

7:00 — 9:00 Желудок.
Завтрак, прогулка, усвоение пищи.

9:00 — 11:00 Селезенка.
Четкое мышление, лучшее время для концентрации. Преобразование пищу в Ци.

11:00 — 13:00 Сердце.
Основная пища дня, прогулка, лучшее кровообращение.

13:00 — 15:00 Малая кишка.
Усвоение пищи, низкий уровень энергии, короткий сон, работа.

15:00 — 17:00 Мочевой пузырь.
Энергия восстановлена, работа и учеба.

17:00 — 19:00 Почка.
Упражнения, легкий ужин. усвоение питательных веществ. Восстановление костного мозга.

19:00 — 21:00 Перикардиум.
Легкое чтение, массаж стоп.

21:00 — 23 :00 Три части туловища.
Эндокринные и метаболические балансировки.

23:00 — 1:00 Желчный пузырь.
Сон, релиз желчи, восстановление клеток.

1:00 — 3:00 Печень.
Глубокий сон, очищение печени и крови.

3:00 — 5:00 Легкие.
Глубокий сон, сны и воспоминания, очищение легких.

Скачать печатную версию часов можно на нашем сайте 

Купить настенные часы можно на сайте наших партнеров https://www.xn--24-6kcca2hd6be1b.xn--p1ai

Циркадные ритмы растений

Циркадные ритмы растений связаны со сменой дня и ночи и важны для адаптации растений к суточным колебаниям таких параметров как температура, освещение, влажность. Растения существуют в постоянно меняющемся мире, поэтому циркадные ритмы важны для того, чтобы растение могло дать надлежащий ответ на абиотический стресс. Изменение положения листьев в течение суток — лишь один из многих ритмических процессов у растений. В течение суток колеблются такие параметры, как активность ферментов, интенсивность газообмена и фотосинтетическая активность.

В способности растений распознавать чередование дня и ночи играет роль фитохромная система. Примером работы такой системы является ритм цветения у растения ‘’Pharbitis nil’’. Цветение у этого растения зависит от длины светового дня: если день короче определённого интервала, то растение цветет, если длиннее — вегетирует. В течение суток условия освещения меняются из-за того, что солнце находится под разными углами к горизонту, и соответственно меняется спектральный состав света, что воспринимается различными фитохромами которые возбуждаются светом с разной длиной волны. Так, вечером в спектре много дальних красных лучей, которые активизируют только фитохром А, давая растению сигнал о приближении ночи. Получив этот сигнал, растение принимает соответствующие меры

Важность фитохромов для температурной адаптации была выяснена во время опытов с трансгенными осинами ‘’Populus tremula’’, у которых продукция фитохрома А была повышена. Растениям постоянно «казалось», что они получают свет высокой интенсивности, и таким образом не могли адаптироваться к суточным колебаниям температуры и страдали от ночных заморозков.

При исследовании суточных ритмов у арабидопсис была также показана фотопериодичность работы трёх генов для белков CO, FKF1 и G1. Ген constans участвует в определении времени цветения. Синтез продукта гена — белка CO запускается комплексом из белков FKF1 и G1. В этом комплексе продукт гена FKF1 играет роль фоторецептора. Синтез белка CO запускается через 4 часа после начала освещения и останавливается в темноте. Синтезированный белок за ночь разрушается, и таким образом необходимая для цветения растения концентрация белка достигается только в условиях долгого летнего дня.

НОВЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОЛИ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ В ЗДОРОВЬЕ И ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЧЕЛОВЕКА

Важно отметить, что биология циркадных ритмов невероятно сложна — существует множество научных журналов, посвященных этой области исследований. В результате, наше понимание роли биологических часов в здоровье человека является результатом эпидемиологических исследований, а также исследований на животных

Исследования на низших организмах помогают выявить работу молекулярных и генетических механизмов в действии, после чего можно увидеть как, например, нарушение сна приводит к увеличению риска заболеваемости диабетом второго типа, ожирению, а также ряду сердечно-сосудистых заболеваний.

Действительно, одна из наиболее перспективных областей исследований — это сон. Сегодня ученые связывают недостаток сна и последующее нарушение работы циркадных ритмов с развитием ожирения и депрессии, а также большинства хронических заболеваний. Согласно результатам исследований, недостаток сна может привести к неожиданным побочным эффектам, например, неспособности распознавать лица.

Понимание того, как работают циркадные ритмы тоже вышло далеко за рамки взаимодействия с циклом дня и ночи. “Существуют социальные сигналы, сигналы о необходимости приема пищи и о выполнении упражнений — они очень разнообразны,” — говорит Ю. Восход солнца и закат по-прежнему оказывают основное влияние на работу циркадных ритмов, но исследуются и другие факторы. Большой объем проделанной работы показал, что диета является ключевым внешним сигналом, взаимодействующим с внутренними часами, включая работу доктора Сатчидананды Панда по ограничению питания по времени (как время приема пищи влияет на здоровье).

В целом, теперь ясно, что суточные ритмы выполняют системную роль, чтобы организовать работу всех физиологических аспектов организма человека, в том числе работу жизненно важных органов, метаболизма, иммунитета, мыслительных процессов и др. Работа доктора Ю расширяет область исследований — она сотрудничает со специалистом по изучению хронической боли в целях изучения ритмов боли у пациентов. Также ведется работа по изучению роли светотеневого цикла в нарушениях работы циркадных ритмов (влияние смены часовых поясов на рост раковых клеток)

Подобные исследования дарят нам важные новые идеи, которые можно использовать для изменения образа жизни — ведь понимание того, во сколько принимать пищу и ложиться спать в целом важно для здоровья; а заболев, полученные знания можно применить для поиска лекарств, регулирующих работу циркадных ритмов. Ученым предстоит провести еще множество исследований практически во всех сферах, касающихся здоровья и заболеваний

‍

ГЛОССАРИЙ

Представьте растение, которое пытается провести процесс фотосинтеза ночью: короткая драма в темноте. “Растения имеют дело с жизнью и смертью,” — мрачно сообщает Салли Ю, доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне (UTHealth). “Если они не будут следовать циркадным ритмам, то умрут.” Но для человека прогноз будет не таким мрачным. “Даже если удалить часовой ген (важный ген, регулирующий работу циркадных ритмов), вы умрете не сразу”, — говорит Ю. “Но вы будете страдать.” Вероятные проблемы? Постоянные психологические проблемы и, среди прочего, повышенный риск возникновения хронических заболеваний. Жизнь трудна, когда все не синхронизировано.

Коллега Ю, Джейк Чен, доцент той же кафедры, рассказывает иначе: “Мы часто говорим, что все нужно делать по расписанию. Но это преувеличение. А вот фраза «всему свое время» нет. И это напрямую относится к человеческому телу. В каждой отдельной клетке, ткани или органе физиологические процессы происходят в определенное время. Биологические часы это своего рода таймер — механизм, с помощью которого мы можем убедиться, что все исправно работает. Это фундаментальная функция.”

Чен и Ю изучают циркадные ритмы— биологические ритмы организма с периодом около 24 часов, которым ежедневно следуют все живые существа на нашей планете. Циркадные ритмы или суточные ритмы напрямую связаны с миллионами лет развития жизни на нашей планете. Это продукт взаимодействия внутренних биологических часов организма и окружающей среды — не только солнечный свет, но и многие другие факторы определяют поведение, регулируют уровень гормонов, сон, температуру тела и метаболизм.

‍

Так называемые «мастер-часы” или супрахиазматическое ядро (SCN) — главные часы, управляющие циркадными ритмами. Представляют из себя пару клеточных популяций, заполненных генами (включая Clock, Npas2, Bmal, Per1, Per2, Per3, Cry1, and Cry2), расположены в гипоталамусе. На молекулярном уровне следы часовых генов встречаются в почках, печени, поджелудочной железе и других органах. SCN выступает в качестве генерального директора, инструктируя тело придерживаться графика и обрабатывать сигналы окружающей среды. (Кратко ознакомиться с механизмом работы SCN можно в интерактивной анимации Медицинского института Говарда Хьюза.)

Как мы увидим позже, внимательное отношение к суточным ритмам улучшает ежедневную (физиологическую и психологическую) работу организма и, в конечном итоге, влияет на состояние здоровья, как в долгосрочной, так и в краткосрочной перспективе. Забота о суточных ритмах поддерживает их работу, сохраняя то, что Салли Ю называет «надежными часами».

‍

Информация об экспертах:

‍Ученый: Чжэн «Джейк» Чен‍

Образование: Кандидат наук, Колумбийский университет, Нью-Йорк

‍Должность: доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне

‍Последняя опубликованная статьяThe small molecule Nobiletin targets the molecular oscillator to enhance circadian rhythms and protect against metabolic syndrome.

‍Область исследованийSmall molecule probes for chronobiology and medicine.Ученый: Сын Хи «Салли» ЮОбразование: Кандидат наук, Корейский институт науки и технологийДолжность: Доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Центре медицинских наук Техасского университета в ХьюстонеПоследняя опубликованная статьяPeriod2 3′-UTR and microRNA-24 regulate circadian rhythms by repressing PERIOD2 protein accumulation.Также Development and Therapeutic Potential of Small-Molecule Modulators of Circadian Systems.Область исследованийFundamental cellular mechanisms in circadian rhythms and deciphering physiological and pathological roles of the clock.

‍

ОСНОВНАЯ МЫСЛЬ: ПОЧЕМУ ВАЖНО ЗНАТЬ О РАБОТЕ ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ?

Осведомленность о работе циркадных ритмов может иметь как краткосрочные, так и долгосрочные последствия для здоровья. “Изменение образа жизни —лучший подарок, который вы можете сделать себе сами», — говорит Чен. “Если вы управляете своим образом жизни, технологии и медицина могут стать факторами второстепенного значения на протяжении вашей жизни.” В краткосрочной перспективе исследования на животных и людях показывают, что образ жизни, поддерживающий здоровую работу циркадных ритмов, может поддерживать бдительность, координацию движений, работу сердечно-сосудистой системы, работу иммунной системы, кишечника, контролировать работу мыслительных процессов и сон. Существуют доказательства, подтверждающие снижение риска возникновения хронических заболеваний в долгосрочной перспективе.

Итак, какой образ жизни необходимо вести, чтобы синхронизироваться со своими циркадными ритмами? Первое, что необходимо сделать — обратить внимание на свои биоритмы. Циркадные ритмы, хотя и построены на одной и той же основе, варьируются от человека к человеку из-за возрастных, генетических и экологических различий.Жаворонкам больше нравится утро

Совы предпочитают ночь. Необходимо обратить внимание на естественные склонности своего организма («хронотип”), чтобы успешно применять знания новейших научных исследований. Также не стоит забывать о том, что единого подхода для всех не существует.

Второе — придерживаться постоянного, рутинного графика каждый день, семь дней в неделю. Доктор Ю рассуждает о «смене часовых поясов по выходным» («социальный джет лаг») — когда люди нарушают режим нетипичными привычками, например, едят и ложатся спать позже, просыпаются позже и тренируются по разным дням недели в разное время. Все эти действия могут привести к таким же негативным последствиям, как и смена часовых поясов. Чем больше и последовательнее вы будете следовать режиму, тем лучше ваше тело будет вам в этом помогать.

Третье — применение полученных знаний из научных исследований — ниже подробно представлены данные о питании, сне и физических упражнениях. Многие изменения образа жизни, о которых свидетельствуют исследования, касаются изменения привычного пищевого поведения — например, есть перед сном плохая идея. Она чревата негативными последствиями для здоровья. В начале и в конце дня стоит питаться небольшими порциями, а это достаточно легко попробовать. То же касается сна — необходимо соблюдать режим и спать не меньше 7-8 часов. В худшем случае вы будете чувствовать себя отдохнувшим, а в лучшем улучшите перспективы здоровой жизни.

Главное: сон, питание и спорт — основа здорового образа жизни.

‍

Циркадные ритмы в природе[править]

Диаграмма маленькой части транскрипционной петли обратной связи в Arabidopsis. LHY и CCA1 считают отрицательными элементами из-за его репрессии против TOC1 утром, в то время как TOC1 считают положительным элементом, потому что это приводит к увеличенной транскрипции LHY и CCA1 в течение вечера из-за его накопления

Циркадные ритмы в сфере деятельности говорят, в каком сезоне это находится и когда к цветку подойти для лучшего шанса на привлечение насекомых, чтобы опылить их и может включить движение листа, рост, прорастание, stomatal/gas обмен, деятельность фермента, фотосинтетическую деятельность, и эмиссию аромата.Циркадные ритмы происходят как биологический ритм со светом, — произведенный endogenously и с личной поддержкой, и относительное постоянства по диапазону окружающих температур. Циркадные ритмы показывают транскрипционную петлю обратной связи, присутствие белков ПЕРВЕНСТВА, и нескольких фоторецепторов, которые точно настраивают часы к различным легким условиям. Ожидание изменений в окружающей среде изменяет физиологическое пространство, которое предоставляет системам адаптивное преимущество. Лучшее понимание процесса, который циркадные ритмы имеют в сельском хозяйстве, типа помощи фермерам в поражении вредных урожаев урожаем полезным, и таким образом расширяющие пригодность урожая, и обеспечивают условия против массивных потерь из-за непогоды.

Часы установлены через сигналы, типа света, температуры, и питательной пригодности, так, чтобы внутреннее время соответствовало местному времени. Свет — сигнал и ощущается широким разнообразием фоторецепторов. Красный и синий свет поглощен через несколько голубых пигментов растений и cryptochromesОдин голубой пигмент растений, phyA, является главным голубым пигментом растений в темно-выращенной рассаде,но быстро ухудшается в свете, чтобы произвести Cry1. Голубые пигменты растений B–E более устойчивы с phyB главный голубой пигмент растений в выращенной светом рассаде. cryptochrome (крик) ген — также светочувствительный компонент циркадных часов. Cryptochromes 1–2 (вовлеченный в синий-UVA) помогают поддерживать длину периода в часах через целый диапазон легких условий.
Центральный генератор производит самоподдерживающийся ритм и сделан из двух генов: CCA1 (Циркадный и Часы Связался 1), и LHY (Поздно Удлиненный Hypocotyl), которые кодируют близко связанные факторы транскрипции MYB, которые регулируют циркадные ритмы в Arabidopsis. Когда CCA1 и LHY сверхвыражены (при постоянных легких или темных условиях), заводы становятся arrhythimcal, и сигналы mRNA уменьшают помощь отрицательной петле обратной связи. CCA1 и выражение LHY колеблются и достигают максимума рано утром, в то время как TOC1 колеблется и достигает максимума рано вечером. От прошлых наблюдений и исследований, это выдвинуто гипотезу, что эти три компонента моделируют отрицательную петлю обратной связи, в которой сверхвыражал CCA1, и LHY подавляют TOC1, и сверхвыраженный TOC1 — положительный регулятор CCA1 и LHY.

История открытия

Впервые об изменении положения листьев в течение дня у тамаринда (Tamarindus indicus) упоминает описывавший походы Александра Македонского Андростен.

В Новое время в 1729 году французский астроном Жан-Жак де Меран сообщил о ежедневных движениях листьев у мимозы стыдливой (Mimosa pudica). Эти движения повторялись с определённой периодичностью даже если растения помещались в темноту, где отсутствовали такие внешние стимулы как свет, что позволило предположить эндогенное происхождение биологических ритмов, к которым были приурочены движения листьев растения. Де Мейрен предположил, что эти ритмы могут иметь что-то общее с чередованием сна и бодрствования у человека.

Декандоль в 1834 году определил, что период, с которыми растения мимозы совершают данные листовые движения, короче длины суток и составляет примерно 22-23 часа.

В 1880 году Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис сделали предположение о наследственной природе циркадных ритмов. Предположение о наследственной природе циркадных ритмов было подтверждено окончательно опытами, во время которых скрещивались растения фасоли, периоды циркадных ритмов которых различались. У гибридов длина периода отличалась от длины периода у обоих родителей.

Эндогенная природа циркадных ритмов была окончательно подтверждена в 1984 году во время опытов с грибами вида Нейроспора густая (Neurospora crassa), проведёнными в космосе. Эти опыты показали независимость околосуточных ритмов от геофизических сигналов, связанных с вращением Земли вокруг своей оси.

В 1970-е годы Сеймур Бензер и его ученик Рональд Конопка изучали, можно ли идентифицировать гены, которые контролируют циркадный ритм у плодовых мух. Они продемонстрировали, что мутации неизвестного гена нарушают циркадные часы мух. Неизвестный ген получил название ген периода — Per (от англ. period).

В 1984 году Джеффри Холл и Майкл Росбаш, работающие в тесном сотрудничестве в Брандейском университете в Бостоне, и Майкл Янг из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке смогли выделить ген Per. Затем Джеффри Холл и Майкл Росбаш обнаружили, что белок PER, кодируемый геном Per, накапливается в течение ночи и деградирует в течение дня. Таким образом, уровень белка PER колеблется в течение суток синхронно с циркадным ритмом. Учёные предположили, что белок PER блокирует активность гена Per. Они обосновали, что с помощью ингибирующей петли обратной связи белок может препятствовать своему собственному синтезу и тем самым регулировать собственный уровень в непрерывном циклическом ритме. Однако, чтобы блокировать активность гена Per, белок PER, который продуцируется в цитоплазме, должен был каким-то образом достигнуть клеточного ядра, где расположен генетический материал, — этот вопрос оставался невыясненным.

В 1994 году Майкл Янг обнаружил второй «часовой ген» циркадного ритма, timeless, кодирующий белок TIM, который требовался для нормального циркадного ритма. Майкл Янг показал, что когда белок TIM связан с белком PER, оба белка могут проникать в ядро ​​клетки, где они блокируют активность гена Per, таким образом замыкая ингибирующую петлю обратной связи. Майкл Янг идентифицировал ещё один ген, doubletime, кодирующий белок DBT, который задерживал накопление белка PER. Совместное действие обнаруженных генов обеспечило понимание, как корректируется циркадный ритм для более точного соответствия 24-часовому циклу.

В последующие годы были выяснены другие молекулярные компоненты механизма, объясняющие его стабильность и функционирование. Были определены дополнительные белки, необходимые для активации гена Per, а также механизм, посредством которого свет может синхронизировать цикл.

В 2017 году Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг были удостоены Нобелевской премии за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм.

Литература

• Purves D. et al (2004). ‘’Neuroscience’’. Sinauer Associates, Inc. Publishers Sunderland, Massachusetts U.S.A
• Алехина Н. Д. и др (2005) ‘’Физиология растений’’. М.: Издательский центр «Академия»
• McClung C. (2006). ‘’Plant Circadian rhythms’’
• Zehring W. A., Wheeler D. A., Reddy P., Konopka R. J., Kyriacou C. P., Rosbash M., and Hall J. C. (1984). P-element transformation with period locus DNA restores rhythmicity to mutant, arrhythmic Drosophila melanogaster. Cell 39, 369—376.

Bargiello T. A., Jackson F. R., and Young M. W. (1984). Restoration of circadian behavioural rhythms by gene transfer in Drosophila. Nature 312, 752—754.

Siwicki K. K., Eastman C., Petersen G., Rosbash M., Hall J. C. (1988). Antibodies to the period gene product of Drosophila reveal diverse tissue distribution and rhythmic changes in the visual system. Neuron 1, 141—150.

Hardin P. E., Hall J. C., and Rosbash M. (1990). Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels. Nature 343, 536—540.

Liu X., Zwiebel L. J., Hinton D., Benzer S., Hall J. C., and Rosbash M. (1992). The period gene encodes a predominantly nuclear protein in adult Drosophila. J Neurosci 12, 2735—2744.

Vosshall L. B., Price J. L., Sehgal A., Saez L., and Young M. W. (1994). Block in nuclear localization of period protein by a second clock mutation, timeless. Science 263, 1606—1609.

Price J. L., Blau J., Rothenfluh A., Abodeely M., Kloss B., and Young M. W. (1998). double-time is a novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD protein accumulation. Cell 94, 83-95.