Neznani znani bakterijski ritmi

Cirkadiani oziroma dnevno-nočni ritem je le eden izmed bioloških ritmov, ki jih najdemo pri živih organizmih. Narekuje ponavljanje fizioloških procesov v celicah glede na razmere v okolju. Eden bolj poznanih cirkadianih ritmov je uravnavanje spanja pri človeku. Dnevno-nočni ritmi so, kot ime nakazuje, povezani z menjavanjem dneva in noči. Do sedaj so dnevno-nočne ritme uspeli opaziti pri vseh organizmih, razen pri nefotosintetskih prokariontih.

Znanost / Baltazar odgovarja

Tik tak, gremo spat

Kako deluje naša biološka ura?

Živa Kolenc

 / 13. 10. 2020

Raziskovalke in raziskovalci so za modelni organizem v študiji izbrali Bacillus subtilis. Gre za bakterijo, ki se nahaja v tleh in v vampu prežvekovalcev, pogosto pa se uporablja kot celična tovarna v biotehnološko-živilski industriji za proizvodnjo metabolitov. Raziskovalno skupino je zanimalo, ali bo uspela že poznane mehanizme cirkadianega ritma določiti tudi pri omenjenem enoceličarju.

V raziskavi je znanstvena ekipa spremljala gen pod promotorjem ytvA. Dotična promotorska regija uravnava izražanje genov, ki so povezani z receptorjem, občutljivim na modro svetlobo. Od prej je znano, da je fotoreceptor za modro svetlobo ključni receptor signalnih molekul cirkadianega sistema pri vseh do sedaj preučenih organizmih. 

Znanstvenice in znanstveniki so bakterijo najprej gensko spremenili. Novi sevi so pod promotorjem ytvA, kjer naj bi se skrival tarčni gen, izražali tudi encim luciferazo, ki povzroča bioluminiscenco. Promotorsko aktivnost in izražanje genov so raziskovalke in raziskovalci spremljali na podlagi količine oddane svetlobe.

Bakterije so prvih pet dni v dvanajsturnih intervalih izpostavljali temi in modri svetlobi. V petih dneh se je vzpostavil vzorec izražanja luciferaze, ki je sovpadal z vzorcem intervala dneva in noči. Nadalje so bakterije pet dni izpostavljali stalni temi, vzorec izražanja luciferaze pa se je spremenil. Tako so potrdili povezanost promotorja ytvA z geni fotoreceptorja modre svetlobe. Za cirkadiane sisteme v organizmu je namreč značilno, da se odzivajo na zunanje spremembe, kar se pokaže v spremembi ritma.

Znanstvena ekipa sicer predvideva, da se za preverjenim promotorjem skriva bolj zapleten sistem izražanja in prepisovanja genov. Ne izključuje niti možnosti, da so preučevani cirkadiani ritmi povezani z metabolnimi cikli bakterije, kot je to poznano pri drugih organizmih. 

Neurejen ritem spanja se trudi ukrotiti Klara.