Вчені повністю in vitro зібрали біологічний годинник, що дозволив детально вивчити повторювані взаємодії між білками та ДНК, які важко контролювати в реальному часі та у всіх деталях в інтактному організмі. Про це пише видання American Laboratory з посиланням на дослідження науковців у журналі Science.
Над розробкою біологічного годинника працювали вчені з університетських містечок Каліфорнійського університету в Санта-Крусі, Мерседі та Сан-Дієго. Дослідники ґрунтувалися на попередній роботі японських вчених, які побудували добовий осцилятор ціанобактерій у 2005 році. Він складався з трьох білків KaiA, KaiB і KaiC, що здійснюють базовий вимір добових годин.
Американські вчені включили до основного генератора додаткові компоненти, серед яких два кіназних білки SasA і CikA, а також ДНК-зв’язуючий білок RpaA та його ДНК-мішень.
За словами дослідника Каліфорнійського університету у Мерседі, професора Енді Лі Ванга, останні години працюють автономно, оскільки SasA і CikA відповідно активують і деактивує RpaA, щоб ритмічно пов’язувати та розв’язувати ДНК.
«Всередині ціанобактерій це зв’язування і роз’єднання відбувається в більш ніж ста різних ділянках геному організму, регулюючи експресію різних генів, важливих для здоров’я і виживання бактерій», – пояснив науковець.
Дослідження показало, як SasA і CikA збільшують надійність осцилятора, що зазвичай припиняє роботу, коли білки Kai A, B і C працюють поодинці. Вчені провели тести біологічного годинника in vivo та виявили, що він збігається з тим, як цикл функціонує у живих бактерій.
Команда фахівців також досліджувала гени, що беруть участь в порушенні добових ритмів у аритмічного штаму ціанобактерій; була ідентифікована єдина мутація в гені RpaA, що впливає на ефективність зв’язування ДНК цього білка.
Вчені зазначили, що їх робота сприятиме проведенню більш просунутих досліджень добових ритмів за допомогою мікроскопії окремих клітин з використанням штучних клітин, імплантованих з системою in vitro, та, ймовірно, дозволить розробити годинник для подальшого застосування у синтетичній біології.
Раніше стало відомо, що дослідники створили алгоритм штучного інтелекту, який назвали «запальний годинник старіння (iAge)». Він може спрогнозувати вікові запальні захворювання та оцінити загальний стан імунної системи людини.
