Der Molekulare Schalter Hilft Bei Patienten Mit Schlafstörungen, Die Zirkadiane Uhr Zu Steuern

2023 Autor: Freda Quincy | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-11-26 13:05

Was haben circadiane Uhren und molekulare Schalter mit Schlafstörungen zu tun? Laut einer neuen Studie viel. Zirkadiane Rhythmen (von Ihrer zirkadianen Uhr) helfen Ihren Augen, sich jeden Morgen ungefähr zur gleichen Zeit zu öffnen. Diese Rhythmen helfen allem, von Pflanzen bis zu Menschen, sich auf den Tag-Nacht-Zyklus abzustimmen. Das ist alles, was wir bisher über diese Rhythmen wussten. Wie diese natürliche Uhr die genaue Zeit hält oder warum sie bei bestimmten Menschen schief geht, war bisher noch nicht klar. Jüngste Erkenntnisse legen nahe, dass ein molekularer Schalter die Aktivität von zwei Schlüsselproteinen ausgleicht, die die natürliche Uhr im Zeitplan halten. Die Details der Studie werden in der Oktoberausgabe von Molecular Cell veröffentlicht.

Wenn dieser molekulare Schalter Anomalien aufweist, kann dies zu einer Störung führen, die dazu führt, dass Menschen viel früher ins Bett gehen und sogar früher als normal aufwachen. Dies ist ein häufiges Ereignis bei Menschen mit familiärer fortgeschrittener Schlafphasenstörung (FASP), bei denen es zu Abnormalitäten bei den täglichen rhythmischen Schwankungen der PER2-Proteinspiegel (eines Protein-kodierenden Gens) kommt. Der PER2-Spiegel steigt und fällt in einem circadianen Muster, um den Schlaf-Wach-Zyklus und andere rhythmische Verhaltensweisen zu steuern. Die Änderung der Spiegel dieses Proteins wird durch eine biochemische Reaktion ausgelöst, die als Phosphorylierung bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um einen enzymatischen Prozess, bei dem Kinasen (Enzyme) eine Phosphatgruppe zu PER2 hinzufügen.

In der kürzlich durchgeführten Studie stellten die Forscher fest, dass PER2 in drei Stadien abgebaut wurde: einem anfänglichen schnellen Zerfall, gefolgt von einem plateauartigen langsamen Zerfall und schließlich einem schnelleren Zerfall. Basierend auf diesem Befund entwickelten sie ein mathematisches Modell der circadianen Uhr. Dieses Modell sagte voraus, dass die Anfangs- und Endstadien des schnellen Zerfalls durch Phosphorylierung durch CK1 (Caseinkinase 1) verursacht werden. Andererseits wird die zweite Stufe des plateauartigen Zerfalls durch Phosphorylierung angetrieben, zuerst durch eine unbekannte Priming-Kinase und dann durch CK1. Experimentelle Daten bestätigten die Vorhersage des Modells.

Laut der Studie können wir diese natürlichen Rhythmen steuern, indem wir das Gleichgewicht zwischen CK1 und der unbekannten Priming-Kinase regulieren. Da es bereits Medikamente zur Hemmung von CK1 gibt, besteht die Notwendigkeit der Stunde darin, Medikamente zu finden, die die zweite Priming-Kinase hemmen. Laut dem leitenden Autor der Studie, David Virshup, MD der Duke-NUS Graduate Medical School, liefert ihre Studie auch ein mathematisches Modell, das das Verhalten der Uhr unter verschiedenen Umständen vorhersagt.

Dieses neu gewonnene Wissen kann neue Wege eröffnen, um Behandlungsstrategien für eine Reihe von zirkadianen uhrbedingten Zuständen beim Menschen zu entwickeln. Zum Beispiel können wir eine gute Vorstellung davon bekommen, wann jedes Medikament eine optimale Wirkung hat, um die Auswirkungen von Jetlag und Schichtarbeit zu bekämpfen.

Das Team ist der Ansicht, dass sich zukünftige Forschungen darauf konzentrieren sollten, mithilfe ihres Modells die Reaktion der Uhr auf Medikamente vorherzusagen, die den Rhythmus verändern. Er glaubt auch, dass die Identifizierung der Priming-Kinase und die Weiterentwicklung von CK1-Inhibitoren neue Wege zur Behandlung von Schlafstörungen eröffnen könnten. Die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten umfassen Melatonin, Licht und Verhaltenstherapie, die nicht immer wirksam sind. Das Team hofft, dass ihre Studie letztendlich zur Entwicklung neuartiger Medikamente führen wird, die Menschen mit Schlafstörungen wirksamere Alternativen zu den derzeitigen Behandlungsoptionen bieten.