Wie beeinflussen Körpertemperaturen die biologische Uhr?

Laut einer Studie in veröffentlicht Wissenschaft Magazin, hat Ueli Schibler, Professor an der Universität Genf (UNIGE), einen molekularen Mechanismus identifiziert, durch den Körpertemperaturrhythmen die biologische Uhr beeinflussen.
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der Ecole polytechnique fédérale von Lausanne (EPFL) durchgeführt.
Während des Tages schwanken zahlreiche Prozesse in unserem Körper in einem regelmäßigen Muster. Diese Variationen können durch lokale Oszillatoren, die in unseren Zellen vorhanden sind, von systemischen Signalen versorgt werden, die durch den Hauptschrittmacher gesteuert werden, der sich im Gehirn befindet. In dieser Studie zeigt das Team auch, wie die Produktion eines Proteins namens DBP durch tägliche Temperaturschwankungen moduliert wird. DBP ist an Entgiftung und Arzneimittelmetabolismus beteiligt.
Interne Uhren regulieren viele unserer physiologischen Funktionen wie Körpertemperatur, Hormonsekretion und Herzfrequenz. Die Mehrheit unserer Körperzellen besitzt eine von ihnen, die von einer Gruppe von "Uhr-Genen" gebildet wird, die eine zyklische Aktivität aufweisen, die alle 24 Stunden ihren Höhepunkt erreicht. Diese lokalen Oszillatoren werden durch einen zentralen Schrittmacher synchronisiert, der sich im Gehirn befindet und sich durch Licht-Dunkel-Zyklen an die geophysikalische Zeit anpasst.
Darüber hinaus steuert die Hauptuhr Koordinierungssignale, die an Nebenoszillatoren übertragen werden. Schible, Professor an der Abteilung für Molekularbiologie der UNIGE, sagte: "Körpertemperaturvariationen sind eine dieser täglichen Rücksetzhinweise, aber wir wussten nicht, wie sie funktionierte."
Aus diesem Grund haben die Wissenschaftler ein System entwickelt, mit dem Zellen simulierten Körpertemperaturzyklen ausgesetzt werden können.
Jörg Morf, Forscher am NCCR Frontiers in Genetics, erklärt: "Wir haben entdeckt, dass Temperaturzyklen die rhythmische Expression eines Proteins namens CIRP modulieren, und dass dieses Molekül für eine robuste Aktivierung von Clock-Genen auf einer täglichen Basis benötigt wird."

Die Mehrheit der regulatorischen Proteine ??bindet direkt an die Gene, um die Genexpression zu kontrollieren. CIRP bindet jedoch an Gentranskripte, die RNAs.
Das Team entwickelte eine hochentwickelte Gentechnologie und fand heraus, dass nahezu alle Ziel-RNAs von CIRP in lebenden Zellen vorhanden sind. Diese Technik ermöglichte es den Forschern, die Transkriptom-RNAs von allen zu einem bestimmten Zeitpunkt transkribierten Genen zu untersuchen.
Schibler sagte: "CIRP bindet Transkripte, die verschiedene circadiane Oszillatorproteine ??in der Zelle kodieren, was ihre Stabilität erhöht und es ihnen ermöglicht, sich zu akkumulieren."
Die Forscher waren auch in der Lage, jedes RNA-Molekül eines gezielten circadianen Gens namens Clock zu lokalisieren und zu zählen.
Dieses System funktioniert ein bisschen wie das eines Uhrwerks: Temperaturschwankungen induzieren eine rhythmische Produktion von CIRP, was wiederum die zyklische Aktivierung von circadianen Oszillator-Genen verstärkt. Beim Menschen gewinnt der Unterschied von 1 ° C Körpertemperatur zwischen Morgen und Abend eine neue Bedeutung.
Schibler erklärte:

"Wir haben kürzlich gezeigt, dass eine solch kleine Fluktuation ausreicht, um zelluläre Oszillatoren zu synchronisieren.
Eines dieser durch CIRP kontrollierten biochemischen Cogs induziert zyklische Akkumulation von DBP. Bestimmte Anti-Tumor-Medikamente, die am Morgen kranken Mäusen verabreicht werden, führen zu einer 100% igen Mortalität, während die Nagetiere, die am Abend die gleiche Dosis erhalten, alle überleben. Dies zeigt, wie viel interne Uhren die Wirksamkeit und Toxizität von Medikamenten beeinflussen können. "

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