Группа исследователей из Университета Калифорнии в Мерседе доказала, что крошечные искусственные клетки могут точно отслеживать время, имитируя суточные ритмы живых организмов. Их открытия проливают свет на то, как биологические часы поддерживают свой график, несмотря на молекулярный шум внутри клеток.
Исследование опубликовано в Nature Communications
Исследование, [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41467-025-61844-5) в Nature Communications, проводилось под руководством профессора биоинженерии Ананда Бала Субраманиама и профессора химии и биохимии Энди ЛиВана. Первый автор — Александр Чжан Ту Ли — получил докторскую степень в лаборатории Субраманиама.
Биологические часы
Биологические часы, также известные как [циркадные ритмы](https://phys.org/tags/circadian+rhythms/), управляют 24-часовыми циклами, которые регулируют сон, метаболизм и другие жизненно важные процессы. Чтобы изучить механизмы, лежащие в основе циркадных ритмов цианобактерий, исследователи реконструировали механизм часов в упрощённых структурах, похожих на клетки, — везикулах. Эти везикулы были загружены основными белками часов, один из которых был помечен флуоресцентным маркером.
Искусственные клетки светились в регулярном 24-часовом ритме в течение как минимум четырёх дней. Однако когда количество белков часов было уменьшено или везикулы стали меньше, ритмичное свечение прекратилось. Потеря ритма следовала воспроизводимому шаблону.
Чтобы объяснить эти результаты, команда построила [компьютерную модель](https://phys.org/tags/computational+model/). Модель показала, что часы становятся более надёжными при более высоких концентрациях белков часов, что позволяет тысячам везикул точно отслеживать время — даже когда количество белков слегка варьируется между везикулами.
Модель также предположила, что другой компонент естественной циркадной системы — ответственный за включение и выключение генов — не играет основной роли в поддержании отдельных часов, но необходим для синхронизации времени работы часов в популяции.
Исследователи также отметили, что некоторые белки часов имеют тенденцию прилипать к стенкам везикул, а это означает, что для поддержания правильной работы необходимо высокое общее количество белков.
«Это исследование показывает, что мы можем разобрать и понять основные принципы биологических часов, используя упрощённые синтетические системы», — сказал Субраманиам.
Работа под руководством Субраманиама и ЛиВана продвигает методологию изучения биологических часов, сказал Мингсу Фан, профессор микробиологии в Университете штата Огайо и эксперт по циркадным часам.
«Циркадный механизм цианобактерий основан на медленных биохимических реакциях, которые по своей природе шумны, и было высказано предположение, что для подавления этого шума необходимы высокие концентрации белков часов», — сказал Фан.
«Это новое исследование представляет метод наблюдения за восстановленными реакциями часов в везикулах с регулируемым размером, которые имитируют клеточные размеры. Этот мощный инструмент позволяет напрямую проверить, как и почему организмы с разными размерами клеток могут использовать разные стратегии синхронизации, тем самым углубляя наше понимание механизмов биологических часов у различных форм жизни».
Предоставлено [Университетом Калифорнии в Мерседе](https://phys.org/partners/university-of-california—merced/).
Другие новости по теме
- Улов криля в Антарктиде достиг рекордного уровня после краха природоохранного соглашения
- Сколько времени наши предки проводили на деревьях?
- Уран тайно излучает тепло — новые данные показывают, что планета всё ещё «горит» изнутри
- Во Франции петиция против пестицида, убивающего пчёл, собрала более двух миллионов подписей
- Переселённые дятлы процветают на полигоне во Флориде, способствуя росту популяции, находящейся под угрозой исчезновения
- Исследование пересматривает анатомию «живой окаменелости» — рыбы латимерии, меняя представление об эволюции черепа позвоночных
- Исследование бабочек-стеклянниц перерисовывает эволюционное дерево чешуекрылых
- Самый мощный телескоп в мире обнаружил гостя из другой звёздной системы
- Скрытые кластеры генов в почвенных бактериях могут стать ключом к пониманию роста бобовых растений
- Горы огня: что походы по холмам с отцом рассказали мне о происхождении поисков нефти
Другие новости на сайте
- Арбитраж BitMEX-Pendle sENA: получение дохода более 20% APY
- Новости прямых продаж криптовалют в реальном времени: последние возможности и обновления (29 июля)
- 🔥 Bloober Team раскрыла детали Cronos: The New Dawn — концовки игры стирают грань между добром и злом! 🎮
- 🎰 Как онлайн-казино превращают азарт в игру: Новая эра гемблинга
- Центральный банк Уругвая планирует уточнить юридический статус биткоина в новом регулировании.
- Китайско-промышленный банк ускоряет внедрение стабильной монеты с использованием ИИ для противодействия доллару
- Ледники Турции становятся жертвами изменения климата
- Почему учёные одевают свиней в одежду и хоронят их в Мексике?
- ⚖️ Sony подала в суд на Tencent за копирование франшизы Horizon в игре Light of Motiram 🎮
- Исследователи создают «виртуальных учёных» для решения сложных биологических задач