De Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde is dit jaar toegekend aan drie Amerikaanse biologen voor hun onderzoek naar het achterliggende moleculaire mechanisme van de biologische klok.
De drie wetenschappers, Jeffrey Hall, Michael Rosbash en Michael Young onderzochten de genen en hun functies die een rol spelen in de regulatie van het dag-nachtritme, oftewel het circadiaan ritme. Hiervoor hebben zij dit jaar de Nobelprijs voor de fysiologie of geneeskunde gewonnen, zo maakte het comité vandaag bekend.
Met het ontstaan van leven op aarde, moest dit leven zich aanpassen aan het ritme van de planeet. Al in de achttiende eeuw beschreef Jean Jacques d’Ortous de Mairan het ritme van het kruidje-roer-me-niet. Overdag opent deze plant zijn bladeren in het zonlicht, terwijl deze in het donker gesloten zijn. Maar het zonlicht bleek van ondergeschikt belang. Toen de Franse onderzoeker de plant in het donker bewaarde, opende deze nog altijd in hetzelfde ritme de bladeren.
Kunnen fagen helpen in de strijd tegen antibioticaresistentie?
Faagtherapie kan de toegenomen antibioticaresistentie het hoofd bieden. Deze kleine virussen kunnen specifieke bacteriën doden.
Negatieve feedbacklus
Niet alleen planten, maar ook dieren en mensen hebben een ingebouwd dag-nachtritme. We hebben dan ook last van een jetlag als we naar de andere kant van de wereld vliegen en proberen dit ritme aan te passen.
De drie onderzoekers bestudeerden het fenomeen in fruitvliegen en identificeerden drie genen die een cruciale rol hierin spelen. Allereerst is er het gen ‘period’ dat een gelijknamig eiwit produceert. Overdag is er veel van dit eiwit te vinden in het lichaam, maar ’s nachts dalen de niveau’s. De wetenschappers achterhaalden hoe dit mogelijk was.
Net als andere genen produceert ‘period’ eiwitten via een tussenstap. Eerst wordt het gen in de celkern omgezet in mRNA, een stukje genetische code dat de celkern uit kan bewegen. Eenmaal buiten de cel wordt het mRNA omgezet in een eiwit. Als er veel van dit eiwit aangemaakt is dan dringt dit specifieke eiwit de celkern weer binnen. Maar hiervoor heeft het het eiwit ‘timeless’ nodig. Beide eiwitten combineren dan tot een eiwitcomplex dat in de celkern het gen ‘period’ blokkeert. Hierdoor kan er niet meer van dit eiwit gemaakt worden. Het is dus een negatieve feedbacklus. Als er een overschot van het eiwit is, dan remt dit zijn eigen aanmaak.
Deze ontdekkingen verklaarde nog niet waarom de feedbacklus een 24-uursritme aanhoudt. Voor die verklaring is een derde eiwit nodig. Dat eiwit, genaamd ‘doubletime’, is betrokken bij de afbraak van het eiwit ‘period’ gedurende de dag. ’s Nachts is er niet meer genoeg van het eiwit ‘period’ om zijn eigen gen te blokkeren en stijgt de aanmaak van het eiwit weer.
You are kidding me!
Terwijl de Zweden de Nobelprijslaureaten bekend maakte, was een van de drie, Michael Young, nog niet op de hoogte. De andere twee hadden het bijzondere telefoontje ontvangen. Aan de andere kant van de hoorn klonk na een korte stilte de reactie ‘you are kidding me!?’
Morgen worden de winnaars van de Nobelprijs voor de natuurkunde bekend gemaakt en overmorgen de winnaars van de Nobelprijs voor de scheikunde.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: