מדענים מבית הספר לרפואה Duke-NUS ומאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, גילו את הסוד לוויסות השעון הפנימי שלנו. הם זיהו שהווסת הזה יושב ממש בקצה הזנב של דלתא קזאין קינאז 1 (CK1δ), חלבון שפועל כקובע קצב עבור השעון הביולוגי הפנימי שלנו או המחזורים הטבעיים של 24 שעות השולטים בדפוסי שינה-ערות ותפקודים יומיומיים אחרים. , המכונה קצב צירקדי.
פורסם בכתב העת PNASהממצאים שלהם יכולים לסלול את הדרך לגישות חדשות לטיפול בהפרעות הקשורות לשעון הגוף שלנו.
CK1δ מווסת את המקצבים הצירקדיים על ידי תיוג חלבונים אחרים המעורבים בשעון הביולוגי שלנו כדי לכוונן את התזמון של המקצבים הללו. בנוסף לשינוי חלבונים אחרים, ניתן לתייג את CK1δ עצמו, ובכך לשנות את יכולתו לווסת את החלבונים המעורבים בהפעלת השעון הפנימי של הגוף.
מחקר קודם זיהה שתי גרסאות נפרדות של CK1δ, הידועות כאיזופורמים δ1 ו-δ2, המשתנים רק ב-16 אבני בניין או חומצות אמינו ממש בקצה החלבון בחלק הנקרא זנב C-terminal. אולם ההבדלים הקטנים הללו משפיעים באופן משמעותי על תפקוד CK1δ. אמנם היה ידוע שכאשר חלבונים אלו מתויגים, יכולתם לווסת את שעון הגוף פוחתת, אך איש לא ידע בדיוק כיצד זה קרה.
באמצעות טכניקות ספקטרוסקופיה וספקטרומטריה מתקדמות כדי להתקרב לזנבות, החוקרים גילו כי אופן תיוג החלבונים נקבע על ידי רצפי הזנב המובהקים שלהם.
חוקר המכון הרפואי הווארד יוז, פרופסור קארי פרץ' מהמחלקה לכימיה וביוכימיה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז והמחבר המקביל של המחקר הסביר:
הממצאים שלנו מצביעים על שלושה אתרים ספציפיים על זנבו של CK1δ שבהם קבוצות פוספט יכולות להיצמד, ואתרים אלה חיוניים לשליטה בפעילות החלבון. כאשר הכתמים הללו מתויגים עם קבוצת פוספטים, CK1δ הופך פחות פעיל, מה שאומר שהוא לא משפיע באותה יעילות על המקצבים הצירקדיים שלנו. בעזרת ניתוח ברזולוציה גבוהה, הצלחנו לאתר את האתרים המדויקים המעורבים-; וזה באמת מרגש."
פרופסור קארי פרטץ', חוקר המכון הרפואי הווארד יוז, המחלקה לכימיה וביוכימיה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז והמחבר המקביל של המחקר
לאחר שחקר את החלבון הזה לראשונה לפני יותר מ-30 שנה תוך חקירת תפקידו בחלוקת תאים, פרופסור דיוויד וירשופ, מנהל התוכנית לביולוגיה של סרטן ותאי גזע ב-Duke-NUS ומחבר שותף למחקר, פירט:
"עם הטכנולוגיה שיש לנו כעת, הצלחנו סוף סוף לרדת לעומקה של שאלה שלא נענתה במשך יותר מ-25 שנה. גילינו שזנב δ1 מקיים אינטראקציה נרחבת יותר עם החלק העיקרי של החלבון, מה שמוביל ל עיכוב עצמי גדול יותר בהשוואה ל-δ2 זה אומר ש-δ1 מווסת בצורה הדוקה יותר על ידי הזנב שלו מאשר δ2 כאשר אתרים אלו עוברים מוטציה, δ1 הופך להיות יותר פעיל, מה שמוביל לשינויים במקצבים הצירקדיים אותה השפעה רגולטורית מאזור הזנב שלו".
תגלית זו מדגישה כיצד חלק קטן מ-CK1δ יכול להשפיע רבות על הפעילות הכוללת שלו. ויסות עצמי זה חיוני לשמירה על איזון פעילות CK1δ, אשר בתורו עוזר לווסת את המקצבים הצירקדיים שלנו.
המחקר התייחס גם להשלכות הרחבות יותר של ממצאים אלה. CK1δ ממלא תפקיד במספר תהליכים חשובים מעבר למקצבים הצירקדיים, כולל חלוקת תאים, התפתחות סרטן ומחלות ניווניות מסוימות. על ידי הבנה טובה יותר כיצד מווסתת הפעילות של CK1δ, מדענים יכולים לפתוח אפיקים חדשים לטיפול לא רק בהפרעות בקצב הצירקדי, אלא גם במגוון מצבים.
וויסות השעון הפנימי שלנו מעבר לריפוי ג'ט לג – מדובר בשיפור איכות השינה, חילוף החומרים והבריאות הכללית. תגלית חשובה זו עשויה לפתוח דלתות חדשות לטיפולים שיכולים לשנות את האופן שבו אנו מנהלים את ההיבטים החיוניים הללו בחיי היומיום שלנו".
פרופסור פטריק טאן, סגן דיקן בכיר למחקר ב-Duke-NUS
החוקרים מתכננים להמשיך ולחקור כיצד גורמים בעולם האמיתי, כמו תזונה ושינויים סביבתיים, משפיעים על אתרי התיוג ב-CK1δ. זה יכול לספק תובנות לגבי האופן שבו גורמים אלה משפיעים על המקצבים הצירקדיים ועשוי להוביל לפתרונות מעשיים לניהול שיבושים.
Duke-NUS היא מובילה עולמית בחינוך רפואי ומחקר ביו-רפואי, המניעה פריצות דרך החורגות מהחקירה המדעית לטובת הקהילות שלנו. על ידי מיזוג מחקר מדעי עם שיטות תרגום, בית הספר מעמיק את ההבנה שלנו לגבי מחלות נפוצות ומפתח גישות טיפול חדשניות חדשניות.
