Исследователи выявляют связь между метилированием и циркадными ритмами организма

Патоген холеры может приобретать большие участки генетического материала от соседних бактерий

Каждую секунду каждого дня в клетках нашего тела происходят бесчисленные биохимические реакции. Организация этой сложной системы является результатом миллиардов лет эволюции, отточившей наши функции начиная с первых исконных организмов.

Одной из таких жизненно важных реакций является «метилирование», при котором метильная группа – атом углерода, связанный с тремя атомами водорода, – присоединяется к целевой молекуле.

Метилирование участвует в регуляции всего, от ДНК до белков, и оно настолько важно, что его можно найти во всех живых организмах.

В недавней статье, опубликованной в Коммуникационная биология группа исследователей под руководством Жана-Мишеля Фустина и Хитоси Окамура из Высшей школы фармацевтических наук Киотского университета обнаружила тесную связь между метилированием и циркадным течением тела. ритмы: связь, которая существует даже в организмах, которые традиционно не «спят», таких как бактерии.

Нарушение метилирования может вызывать любое количество патологий, от атеросклероза до рака. Ранее мы обнаружили, что ингибирование метилирования у мышей и клеток человека нарушает работу их часов ».

Жан-Мишель Фустин, Высшая школа фармацевтических наук, Лаборатория молекулярной метаболологии, Киотский университет

Метилирование и циркадный ритм, добавляет он, являются древними механизмами, сохраняющимися во многих организмах от бактерий до людей. «Итак, мы предположили, что связь между ними была древней».

Команда начала собирать образцы клеток и тканей различных организмов и измерять их биологические ритмы. В среднем все организмы работают в течение 24 часов.

Следующим шагом было выяснить, что происходит, когда метилирование нарушается, и, как и ожидалось, значительные изменения циркадных часов были обнаружены во всех типах клеток, в том числе в растениях и водорослях. Однако цианобактерии – фотосинтезирующие бактерии – казались относительно устойчивыми.

«Путь метилирования в бактериях немного отличается от других организмов. Но когда использовалось альтернативное соединение, ингибирующее другую часть метилирования, циркадные часы там действительно сильно пострадали». Фустин продолжается.

Используя полученные результаты, команда взяла ген, который является ключевым в контроле бактериального метилирования, и внедрила его в клетки мыши и человека.

Исключительно, бактериальный ген был способен защитить клетки от первого соединения, ингибирующего метилирование, без изменений в циркадных ритмах.

«Мы не только нашли эволюционно консервативную связь между двумя древними биологическими путями – метаболизмом метила и биологическими часами – но мы также открыли дверь для возможного нового лечения дефицита метилирования», – заключает Окамура.

«Все организмы похожи друг на друга, чем вы думаете, и знания о том, как мы развивались, позволят нам лучше понять себя и мир природы».

Источник:

Ссылка на журнал:

Фустин, J-M, и др. . (2020) Дефицит метилирования нарушает биологические ритмы от бактерий к людям . Биология связи. doi.org/10.1038/s42003-020-0942-0.

Source link