Ученые из Калифорнийского университета в Мерседе (США) показали, что даже простейшие искусственные клетки способны ощущать время как живые организмы. Для этого они воссоздали биологические часы внутри синтетических везикул — крошечных замкнутых структур, заполненных белками, отвечающими за биоритмы. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Внутренние биологические часы регулируют сон, обмен веществ и другие важнейшие процессы. У цианобактерий, одноклеточных фотосинтезирующих организмов, биоритмы поддерживаются за счет взаимодействия нескольких специализированных белков. В эксперименте один из них был помечен флуоресцентной меткой, чтобы можно было отслеживать его активность. Искусственные клетки действительно начинали светиться в регулярном 24-часовом ритме и сохраняли его как минимум в течение четырех суток.
Однако если в везикулах уменьшалось количество белков или сами они были слишком малы, ритм исчезал. Это поведение удалось объяснить с помощью математического моделирования. Расчеты показали, что стабильная работа «часов» возможна лишь при высокой концентрации белка. Даже при незначительных различиях между везикулами синхронность сохраняется, если общего белка достаточно.
Белок, отвечающий за включение и выключение генов, почти не влияет на ритм отдельной клетки, но необходим для синхронизации часов в популяции. Кроме того, оказалось, что часовые белки склонны оседать на внутренних стенках везикул — это означает, что для надежной работы требуется больше белка, чем предполагалось ранее.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как работают биологические часы: от микроритмов до глобальной координации тела.
