Новое исследование показывает возможность
лечения заболеваний, вызванных нарушением
циркадных ритмов – от бессонницы и ожирения
до диабета и рака – с помощью низкомолекулярных
соединений, активирующих фермент SIRT1.
(Фото: © Ana Blazic Pavlovic/Fotolia)

Ученые Калифорнийского университета в Ирвине (University of California – Irvine) идентифицировали клеточный механизм, посредством которого циркадные ритмы – известные также как биологические часы – изменяют энергетический метаболизм, и разработали низкомолекулярные соединения, управляющие этим механизмом. Полученные результаты помогут в создании препаратов для лечения заболеваний, вызываемых нарушением суточного ритма – от бессонницы и ожирения до диабета и рака.

«24-часовой суточный ритм управляет фундаментальными физиологическими функциями практически всех организмов», – говорит профессор биологической химии Паоло Сассон-Корси (Paolo Sassone-Corsi) – один из мировых лидеров в области изучения генетики циркадных ритмов. «Циркадные часы – внутренние системы слежения за временем, которые предвидят изменения в окружающей среде и адаптируются к соответствующему времени суток. Нарушение этих ритмов оказывает глубокое влияние на здоровье человека».

Паттерном «день-ночь» суточных ритмов регулируются функции до 15 процентов генов человека.

В одном из предыдущих исследований профессор Сассон-Корси и его коллеги установили, что биологические часы контролируют ферменты митохондрий – клеточных структур, ответственных за энергетический метаболизм. Это управление осуществляется через ацетилирование белков – процесс, работающей как переключатель активности генов и основанный на использовании энергии клеток.

Некоторые из наиболее важных стадий процесса ацетилирования управляются белком-ферментом SIRT1, обладающим способностью точно «оценивать» энергетический уровень клетки. Его функция модулируется количеством потребляемых клеткой питательных веществ. Кроме того, он помогает клеткам противостоять окислительному и индуцированному облучением стрессу. Ученые связывают SIRT1 с воспалительными процессами, диабетом и старением.

Профессор Сассон-Корси впервые показал связь циркадного ритма с метаболизмом в 2008 и 2009 годах, а в этом исследовании он и его коллеги выявили связанные с SIRT1 метаболические пути.

«Когда баланс между белками часов нарушен, нарушаются и нормальные клеточные функции», – объясняет ученый.

В совместной работе с двумя научно-исследовательскими группами одной из ведущих фармацевтических компаний GlaxoSmithKline профессор Сассон-Корси протестировал ряд запатентованных низкомолекулярных соединений, стимулирующих SIRT1.

В экспериментах на мышах ученые изменяли активность контролируемых циркадными ритмами генов с помощью SIRT1-активирующих соединений, эффективно управляя суточным циклом целого ряда генов, вовлеченных в клеточный метаболизм.

Это исследование доказывает, что на малых молекулах может быть основан принципиально новый фармакологический подход к контролю над циркадными нарушениями, который позволит разработать эффективные методы лечения многих заболеваний, включая сахарный диабет и рак. Не исключено, что с помощью таких препаратов ученым удастся замедлить процесс старения.

Аннотации к статьям, опубликованным в Proceedings of the National Academy of Sciences

Circadian acetylome reveals regulation of mitochondrial metabolic pathways

Pharmacological modulation of circadian rhythms by synthetic activators of the deacetylase SIRT1