Каждую секунду в клетках человеческого тела происходят бесчисленные биохимические реакции. Организация этой сложной системы – результат миллиардов лет эволюции, оттачивающей функции, начиная с первых исконных организмов.
Одна из таких жизненно важных реакций – «метилирование», когда 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 присутствует во всех живых организмах.
В недавней статье, опубликованной в издании «Communications Biology», рассказывается, что команда исследователей во главе с Жаном-Мишелем Фустином и Хитоси Окамура из Высшей школы фармацевтических наук Киотского университета обнаружила тесную связь между метилированием и циркадными ритмами организма. Эта связь существует даже в организмах, которые традиционно не «спят», таких как бактерии.
Чем опасно нарушение метилирования
Нарушение метилирования может вызвать любое количество патологий, от атеросклероза до рака. Ранее ученые обнаружили, что ингибирование метилирования у мышей и клеток человека нарушает работу их биологических часов. Метилирование и циркадный ритм – древние механизмы, сохраняющиеся во многих организмах от бактерий до людей.
Все организмы похожи друг на друга, больше чем вы думаете
Ученые собрали образцы клеток и тканей разных организмов и измерили их биологические ритмы. Оказалось, что в среднем все организмы работают в течение 24 часов. Следующим шагом было выяснить, что происходит, когда метилирование нарушается. Как и ожидалось, значительные изменения были обнаружены в циркадных часах. Нарушения наблюдались во всех типах клеток, включая растения и водоросли. Относительно устойчивыми были только цианобактерии – фотосинтезирующие бактерии.
Путь метилирования в бактериях немного отличается от других организмов. Но когда использовалось альтернативное соединение, ингибирующее метилирование, циркадные ритмы сильно пострадали и у бактерий.
Применяя полученные результаты, команда получила ключевой ген, контролирующий бактериальное метилирование, и внедрила его в клетки мыши и человека. Бактериальный ген показал способность защитить клетки от первого соединения, ингибирующего метилирование, без изменений в циркадных ритмах.
Ученые не только нашли эволюционно сохраненную связь между двумя древними биологическими путями – метаболизмом метила и биологическими часами, но и открыли дверь для возможного нового лечения дефицита метилирования.
Источник: Fustin, J-M, et al. (2020) Methylation deficiency disrupts biological rhythms from bacteria to humans. Communications Biology.
