Гены печени регулируются циркадными часами во времени и пространстве

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Metabolism, ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) обнаружили, как циркадные часы регулируют гены печени во времени и пространстве.

Часы печени

Ничто в биологии не является статичным. Биологические процессы изменяются во времени, и если мы хотим составить точную картину клеток, тканей, органов и т.д., мы должны учитывать их временные факторы. Фактически, эти усилия дали начало целой области исследований, известной как «хронобиология». Печень — яркий тому пример. Все, что мы едим или пьем, в конечном итоге перерабатывается там, чтобы отделить питательные вещества от отходов и регулировать метаболический баланс организма. На самом деле, печень в значительной степени регулируется временем, и этот фактор управляется так называемыми циркадными часами, внутренним метрономом нашего организма, а также биохимическими сигналами и ритмами еды.

В печени дольки выполняют различные функции. Эта сложная пространственная организация известна как «печеночная зональность». Например, расщепление сахаров во время пищеварения происходит преимущественно на одной стороне дольки, так называемой центральной зоне, в то время как выработка глюкозы происходит на портальной стороне печени.

В ходе исследования ученые смогли отслеживать пространственные сдвиги экспрессии генов в дольках печени в зависимости от циркадных часов. Изучение этой связи является фокусом исследований, которые ранее обнаружили связи между циркадными часами и белками печени, нашими клеточными циклами и даже трехмерной структурой хроматина, плотно упакованной ДНК в клеточном ядре.

Материалы и методы исследования

Используя способность анализировать печеночную ткань в каждой отдельной клетке, исследователи изучили приблизительно 5000 генов в клетках печени в несколько временных периодов в течение 24-часового дня. Затем ученые статистически классифицировали обнаруженные пространственно-временные признаки с помощью модели, которая может фиксировать как пространственные, так и временные вариации уровней мессенджерной РНК (мРНК), маркера экспрессии генов.

Результаты научной работы

Исследование показало, что многие гены печени, по-видимому, являются одновременно зональными и ритмичными, что означает, что они регулируются как их расположением в печени, так и временем суток. Эти двойственно регулируемые гены в основном связаны с ключевыми функциями печени, например, метаболизмом липидов, углеводов и аминокислот. Регулируемые гены также включают несколько генов, которые никогда не были связаны с метаболизмом, например, гены, связанные с белками шаперона, которые помогают другим биомолекулам изменять свою трехмерную структуру.

Выводы

Научная работа раскрывает богатство пространственно-временной динамики экспрессии генов печени и показывает, как компартментализация функции печени в пространстве и во времени является отличительной чертой метаболической активности печени млекопитающих.

Авторы другого исследования утверждают, что кишечник защищает печень от повреждения, вызванного фруктозой.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

  telegram    

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.

Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, г. Санкт-Петербург

E-mail для связи - info@medicalinsider.ru