Onderzoekers van het Japanse Institute of Transformative Bio-Molecules (ITbM) van de Universiteit van Nagoya, de Nederlandse Rijksuniversiteit Groningen, en collega's hebben een nieuwe manier gevonden om de biologische klokken van cellen te reguleren. Verdere studies over hun aanpak, gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , kan leiden tot behandelingen voor verschillende aandoeningen, inclusief slaapstoornis.

"We bieden een nieuwe benadering om de functie van de circadiane klok nauwkeurig te regelen met behulp van licht, " legt ITbM-biochemicus Tsuyoshi Hirota uit, die samen met RUG-chemicus Ben Feringa het onderzoek leidde. "De circadiane klok regelt het dagelijkse ritme van onze fysiologie. Zijn disfunctie is gerelateerd aan vele ziekten, zoals slaapstoornissen, stofwisselingsziekten en kanker. Een nieuwe manier om de circadiane klok te controleren, zou moleculaire klokmechanismen kunnen onthullen en de basis kunnen vormen van therapieën voor aan de circadiane klok gerelateerde ziekten."

De aanpak van de onderzoekers omvatte het beheersen van een molecuul genaamd longdaysin, die ze vonden reguleert cellulaire circadiane klokken. Longdaysin bindt aan een enzym genaamd CKI, remt zijn activiteit en verlengt de tijd die de biologische klok nodig heeft om één slaap-waakcyclus te doorlopen.

Om dit proces te beheersen, het team heeft een chemische "kooi" in longdaysin ingebouwd die reageert op licht, foto-verwijderbare beschermende groep (PPG) genoemd. Onder donkere omstandigheden, PPG verhinderde dat longdaysin zich aan CKI kon binden. Wanneer de verbinding werd blootgesteld aan UV- of paars licht, de PPG heeft longdaysin uitgebracht, waardoor het kan binden aan en remmen CKI. Het proces was succesvol in menselijke cellen, muis weefsel, en in zebravislarven.

Dit niveau van controle van de activiteit van lange dagen met licht zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van therapieën om de klokperiode aan te passen van mensen met een aandoening die familiale geavanceerde slaapfase wordt genoemd. Genetische mutaties gerelateerd aan CKI leiden tot de aandoening, waardoor iemand heel vroeg in de avond abnormaal slaperig wordt, en gaat dus vroeg slapen, en ontwaakt en is zeer vroeg in de ochtend energiek.

De onderzoekers zeggen dat hun studie ook kan helpen bij verder onderzoek naar de circadiane organisatie bij zoogdieren, het identificeren van de relatie tussen verstoring van de circadiane klok en ziekteontwikkeling, en de zoektocht naar therapieën die lichtafhankelijke regulatie gebruiken om circadiane klokgerelateerde ziekten te behandelen.

Het team is vervolgens van plan om cellulaire circadiane klokken binnen celpopulaties te manipuleren en te onderzoeken hoe circadiane klokken in individuele cellen met elkaar communiceren.

Het artikel, "Controle van de circadiane klok met hoge temporele resolutie door middel van fotodosering, " werd gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .