Это внутреннее ноющее чувство, которое заставляет вас спать по ночам и просыпаться утром, чтобы поесть, поработать и поиграть, оказывается, генетически обусловлено, и дело не только в людях. Почти каждый живой организм – от животных до растений, а также некоторых микроорганизмов и грибов – имеет внутренние биологические часы или циркадный ритм.

Тем не менее, ученые были озадачены тем, как действуют эти гены. Теперь ученые Технологического института Вирджинии сделали шаг ближе к ответу благодаря ДНК мыши, чашке Петри и большому терпению. В новом исследовании, опубликованном в журнале Genes & Development, Шихоко Кодзима, доцент кафедры биологических наук, член Технического колледжа Вирджинии, и исследователь из Института естественных наук Фралина, и ее команда определили новый ген Per2AS, который контролирует цикл сна / бодрствования у мышей.

Per2AS, по-видимому, представляет собой новый тип гена, известный как некодирующий ген. В отличие от большинства других генов, Per2AS не транслируется с РНК в последующий белок, что делает его функцию неясной до сих пор. (Циркадные ритмы происходят от латинского слова «около дня», или «около дня».)

Работа над исследованием ведется несколько лет. Ровно девять. Почему долгое владение? Ну это сложно. Буквально.

Было трудно понять, в чем его задача, потому что Per2AS был некодирующим геном. Ученые накопили много знаний и инструментов, чтобы выяснить функцию традиционных генов. Однако эти инструменты не могут быть легко применимы к нетрадиционным генам, таким как Per2AS, потому что большинство инструментов создано на основе уникальных характеристик, общих для традиционных генов ».

Сихоко Кодзима, доцент кафедры биологических наук, Технологический институт Вирджинии

Помимо Кодзимы, исследование включает авторство 13 членов Технологического института Вирджинии, включая преподавателей, бывших сотрудников и выпускников. Это заслуженный профессор университета Джон Тайсон с факультета биологических наук и бывший директор системной биологии Академии интегрированных наук, исследователь Ребекка Мозиг; выпускники бакалавриата Эллисон Кастанеда, Джейкоб Деслорье, Лэндон Фрейзер, Кевин Хе, Насим Магциан и Камилла Шриер, большинство из которых желают получить ученую степень в области здравоохранения или исследований; и выпускники средней школы Блэксбурга Аарати Покхарел, ныне работающая в Университете Вирджинии, и Лили Чжу, ныне работающая в Университете Джона Хопкинса.

По словам Кодзимы, когда около 30 лет назад стартовал проект «Геном человека», ученые тогда думали, что большая часть нашего генома состоит из традиционных генов, потому что считалось, что эти гены контролируют уникальные черты, которые есть у всех нас – цвет глаз и волос, рост и вес, личность. Это оказалось неправдой.

«Оказалось, что только 2 процента нашего генома используется для традиционных генов, а остальные, по-видимому, являются нетрадиционными генами. Были жаркие споры о том, важны ли эти нетрадиционные гены для наших качеств – некоторые говорят, что это ДНК. мусор, в то время как другие говорят, что у них есть важные функции », – сказала она.

Все больше данных свидетельствует о том, что по крайней мере некоторые нетрадиционные гены важны для различных биологических процессов, таких как нейрональная активность, иммунные функции и дифференциация клеток, а также развитие болезней, включая рак, нейродегенерацию и врожденные генетические заболевания ».

Главный вывод: нетрадиционный ген может иметь функции по управлению часами нашего тела и, следовательно, важен для нашего генома. Другими словами, нетрадиционные гены так же важны, как и их более простые аналоги.

«У людей тоже есть эквивалентный ген», – сказал Кодзима. «Однако на данный момент неясно, имеет ли человеческая версия те же функции, что и мышиная версия. У большинства организмов, живущих на Земле, есть циркадные часы, потому что это внутренняя система синхронизации, важная для адаптации к ежедневным изменениям окружающей среды. вызванные вращением Земли. Циркадные часы человека не сильно отличаются от часов грызунов или насекомых »

Что дальше? Кодзима хочет изучить ген на модели живой мыши. Не только из чашки Петри. «Мы также хотим знать, есть ли этот ген во многих других организмах. Если это так, это будет означать, что этот ген очень важен».