Учёные давно подозревали, что метаболические расстройства связаны с нарушениями биологических часов. Лабораторные животные, у которых был нарушен суточный ритм, начинали страдать от ожирения и сопутствующего диабета. Пару лет назад группе исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) удалось установить биохимическую связь между биологическими часами и метаболизмом. Оказалось, что белок криптохром, участвующий в регуляции суточного ритма у растений, насекомых и млекопитающих, влияет ещё и на производство глюкозы в печени.
Надзор за метаболизмом со стороны суточных часов нужен, в частности, для того, чтобы не оставлять мозг без энергии. Мозг, как известно, живёт на глюкозе, но ночью поток «пищевой» глюкозы иссякает, и организм мобилизует внутренние резервы: в печени ферменты глюконеогенеза начинают насыщать кровь сахаром. Утром биологические часы командуют этим ферментам «отбой»: человек проснулся и уже сам может накормить мозг. Криптохром как раз подавляет образование глюкозы в печени. Естественно, исследователям пришла в голову мысль, нельзя ли этот белок использовать для снижения уровня сахара в крови при диабете.
В лабораторных условиях, если имеешь дело с мышами и крысами, можно просто вмешаться в геном животного и сделать ген криптохрома более активным: с таким модифицированным геном повышенный уровень сахара будет не страшен. Но для клинических целей желательно найти вещество, которое позволит воздействовать на белок (или его ген) в зависимости от обстоятельств. Очевидно, такое средство нужно искать среди соединений, влияющих на биологические часы. Таких соединений множество, нужно лишь отыскать то, которое будет работать с криптохромом. В статье, опубликованной в журнале Science, те же учёные, что описали роль криптохрома в метаболизме глюкозы, сообщают о веществе KL001, с помощью которого можно управлять этим белком.
Как и всякий белок, криптохром рано или поздно отправляется на «разборку», которой занимается крупный ферментный комплекс под названием протеасома. Когда у криптохрома заканчивается «срок действия», он получает специальный сигнал, направляющий его на утилизацию. Но KL001, взаимодействуя с ним, подавляет этот сигнал и таким образом продлевает криптохрому жизнь. Действие KL001 описали сначала с помощью математической модели, которую потом подтвердили экспериментами с клетками печени мышей. KL001 действительно подавлял работу ферментов, производящих глюкозу, и степень эффекта зависела от дозы. То есть чем сильнее мы замедляем биологические часы (точнее, одно из их «колёсиков»), тем меньше угроза глюкозной передозировки.
В дальнейшем авторы работы собираются проверить полученные данные уже в опытах с животными, чтобы оценить, как действие KL001 скажется на организме в целом и не будет ли побочных эффектов (напомним, что от глюкозы, произведённой в печени, зависит здоровье мозга). И если всё окажется в норме, биологи и медики получат ещё одно перспективное средство для борьбы с диабетом.
По материалам: Компьюлента