体内時計はどのように機能するのでしょうか?ギアやポインターも付いていますか？

サイエンスフィクションネットワークは4月7日、私たち全員には、いつ食べるか、いつ寝るか、いつ起きるかなどを決める体内時計があると報じた。実際、多くの生物がそうしている。体内時計と環境に対するその反応は、これまでにない方法で研究されています。科学者たちは、シアノバクテリアと呼ばれる微小な水生生物を使って体内時計とその機能をリアルタイムで追跡した。シアノバクテリアの体内時計は人間の体内時計と似た働きをする。

研究チームは、シアノバクテリアのコア発振器（時間調節器として機能する3つのタンパク質によって駆動されるナノマシン）に注目し、その出力がタイミング信号として機能する仕組みを研究した。さまざまなシグナル分子が結合するため、コアは一日中「振動」し、シアノバクテリアの何百もの遺伝子がリズミカルに振動します。

新しい研究では、シアノバクテリアの体内時計が分子レベルでリセットされると、これらの相互作用がどのように変化するかを分析しました。

「私たちは、出力成分が存在する場合の環境と時計の同期を研究するために、試験管内時計反応を使用し、大規模な並列実験を実行した」と研究者らは述べた。

この研究は、研究チームの一部のメンバーが以前に開発した、試験管内で作動する試験管内時計に基づいている。時計の監視と実行方法の新たな進歩により、チームはタイミング設定を調整して対応する際にリアルタイムの読み取り値を取得できるようになりました。

これにより、遺伝子発現を媒介するキナーゼがこれまで考えられていたよりも時計機能と密接に関連しているなど、いくつかの新たな知見が明らかになりました。

「発見後の最初の20年間、ほとんどの研究はコア振動子に集中していた」とカリフォルニア大学サンディエゴ校の生化学者は語った。 「これまでは単なる出力コンポーネントだと考えられていたキナーゼが、実は時計全体の一部であることがわかった。」

コア発振器は生物時計の「歯車」、キナーゼは「針」とみなされることが多く、この 2 つを組み合わせることで正しい時刻が表示されます。 2 本の針がない場合、片方の針が安定器となり、もう片方の針がリセット信号の妨害器となるため、時刻を正しく設定できません。言い換えれば、キナーゼは時計から情報を取得すると同時に、その情報に干渉もします。

このリアルタイムモニタリング方法が確立されたことで、体内時計がどのように機能し、そのタイミングが体の他の部分にどのような影響を与えるかをより深く理解できるようになります。