新しい研究が正に帯電したアミノ酸ブロックと体内時計の変化を関連付ける。
私たちの体内時計を動かす概日リズムは、植物、菌類、昆虫、そして人間を含む多くの生物の重要なシステムと密接に関連しています。このため、体内時計の乱れは特定のがんや自己免疫疾患を含む人間の病気の発症率の増加と関連しています。レンセラー工科大学（Rensselaer Polytechnic Institute）のジェニファー・ハーレー博士（Jennifer Hurley, PhD）、リチャード・バルークMDキャリア開発チェアおよび生物科学部の副学科長は、体内時計が時間を保つ仕組みを理解することに専念しています。
「タンパク質は生命の構成要素であるため、これらのタンパク質がどのように相互作用するかを根本的に理解することが重要です」とハーレー博士は述べています。「タンパク質の相互作用を知ることは、生物がどのように行動するかを教えてくれるだけでなく、その行動を変える機会も与えてくれます。」
最近発表された研究では、ハーレー博士と彼女のチームは、Neurospora crassaという菌類の無秩序な時計タンパク質FRQが、FRHというタンパク質と予期せぬ方法で相互作用することを発見しました。彼らは、FRQ上に正に帯電した領域、すなわち「ブロック」があり、これがFRQとFRHが多くの異なる領域で相互作用することを可能にすることを見出しました。このオープンアクセスの論文は、2024年4月25日にNature Communicationsに掲載されました。
「タンパク質はしばしばよく整理された形状を持っていると考えられますが、濡れたスパゲッティのようにより柔軟なタンパク質のクラスがあります」とハーレー博士は説明します。「この柔軟性はタンパク質の相互作用において重要である可能性があります。FRQの場合、その『ヌードリネス』がFRHに結合する正に帯電したブロックを抱きしめるように作用すると考えています。」
「FRQとFRHの間に単純で明確な相互作用を期待していましたが、その相互作用は予想以上に複雑でした」とハーレー博士は述べています。
ハーレー博士と彼女のチームは、この「ベアハグ」が分子時計を砂時計から持続的な振動体に変えることを発見しました。これにより、光によってリセットされる必要がなく、継続的なリズムを維持できるようになります。この持続的な概日時計は、行動から北極の動物が冬に狩りをするタイミングまで、光が利用できない時期でも時間を調整する基本的な方法です。
体内時計のメカニズムに関する新しい洞察は、実用的な利益のために変更を加える能力に一歩近づけます。概日時計を操作できれば、バイオ燃料の生産、時差ボケの克服、不規則なスケジュールのシフト労働者の健康確保などに役立ちます。
医療分野では、概日リズムの知識を応用する機会が豊富にあります。「私たちの分野ではこれを『クロノセラピー』と呼んでいます」とハーレー博士は言います。「一日の特定の時間に怪我をすると、他の時間よりも早く治癒します。したがって、手術を適切な時間にスケジュールすることができます。化学療法の治療も、健康な細胞が分裂していない時期に、がん細胞が分裂しているときに行うことで、副作用を減らし、治療効果を高めることができます。」
「この研究により、ハーレー教授と彼女のチームは、再び分子レベルでの概日リズムの理解を進めました」と、レンセラー工科大学の理学部学部長、カート・ブレネマン博士（Curt Breneman, PhD）は述べています。「概日プロセスのメカニズムに関するこのような詳細な理解は、高等生物や人間における影響の緩和に役立つ扉を開きます。」
ハーレー博士の研究には、レンセラー工科大学のメーガン・S・ジャンコウスキ、ディヴィヤ・G・シャストリ、ジャクリーン・F・ペルハム、ジョシュア・トーマス、パンカジ・カランデが参加しました。また、ワシントン大学医学部のダニエル・グリフィス、ギャレット・M・ジネル、アレックス・S・ホールハウスも参加しました。
ジェニファー・ハーレー博士と彼女のチームによるこの研究は、私たちの体内時計がどのように機能するかについての理解をさらに深めました。FRQとFRHの相互作用における新たな発見は、体内時計の持続的なリズムを保つメカニズムを明らかにし、将来的にはクロノセラピーの実用化に向けた道を開く可能性があります。この研究は、医療やバイオ燃料の生産など、さまざまな分野での応用が期待されます。
写真：ジェニファー・ハーレー博士（Jennifer Hurley, PhD）
