Dygnsrytm på molekylärnivå ökar förståelsen för åldrandet
Störningar i dygnsrytmen kan öka risken både för cancer och för att åldras för tidigt. Nu har forskare vid Göteborgs universitet påvisat en mekanism genom vilken ljuset kan påverka ett protein, peroxiredoxin, som visat sig viktigt för att de biologiska klockorna ska kunna fungera på rätt sätt.
De flesta människor, djur och växter anpassar sina aktiviteter efter dygnets skiftningar av ljus och mörker. I våra celler styrs aktiviteterna av biologiska klockor, som till exempel reglerar ämnesomsättningen under dag och natt. Yttre stimuli, framförallt från ljus, kan ställa om dygnsrytmen genom att påverka de biologiska klockorna.
̶ Försök har visat att alla våra celler styrs av en eller flera dygnsrytmer, även de som saknat kända klock-mekanismer på molekylnivå. Till exempel regleras röda blodkropparnas aktivitet av dygnsrytmer trots att man trott de helt saknar basala komponenter för att upprätthålla dygnsrytmerna, säger Mikael Molin, forskare vid Göteborgs universitet.
Men för runt fem år sedan kom ett stort genombrott i forskningen om dygnsrytmer. Då upptäckte forskarna att enzymet peroxiredoxin (Prx1) var en del av den molekylära klockan i röda blodkroppar.
Enzym viktigt för biologiska klockor
Ett flertal studier har sedan under de senaste åren visat att peroxiredoxiner styr de biologiska klockorna och därigenom dygnsrytmen, i så väl människor som i encelliga bakterier.
̶ Detta är väldigt intressant eftersom man vet att peroxiredoxiner samtidigt bromsar både åldrande och cancer bland annat genom att aktivera försvaret mot oxidanter, säger Mikael Molin.
Men flera frågetecken kring hur peroxiredoxinerna styr dygnsrytmen kvarstår fortfarande, till exempel förstår forskarna inte hur peroxiredoxiner kan svara på ljus.
Tillsammans med kollegor har Mikael Molin nu gjort experiment på jästceller.
̶ Andra svampar har ljusreceptorer som liknar de som ingår i tidigare kända klockmekanismer, men inte jäst. Genom att undersöka mekanismerna för hur jästen trots detta kan svara på ljus fann vi att peroxiredoxinet PrxI spelar en avgörande roll i denna process.
Ingår i signalkedja i cellen
Peroxiredoxiner verkar alltså koppla ihop störningar i biologiska klockor med åldrande och cancer. Men exakt hur denna koppling ser ut är fortfarande höljt i dunkel.
̶ Vi har i vår studie upptäckt ett nytt sätt för celler att känna av ljus, en signalkedja där peroxiredoxin ingår. Vi fann att peroxiredoxin reglerar ljus-signaleringen genom att ta emot och vidarebefordra meddelanden i form av väteperoxid som genereras när ett annat enzym, fettsyraoxidas, träffas av ljus.
I studien framträder en bild av att många olika celler kan svara på ljus och reglera sina dygnsrytmer via samma signalväg och att delar av denna också styr hastigheten varmed vi åldras.
− Genom att klargöra de molekylära mekanismerna bakom hur detta sker finns förhoppningar att man kan utveckla läkemedel mot störningar i dygnsrytmerna och motverka eller åtminstone senarelägga uppkomsten av åldersrelaterade sjukdomar till exempel cancer, Alzheimers och Parkinson.
Kontakt: Mikael Molin, docent vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet, mikael.molin@cmb.gu.se, 031-786 2577, 0706-502971
Artikeln: Light-sensing via hydrogen peroxide and a peroxiredoxin
