Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Druhý posel a molekulární biologické hodiny

 |  5. 8. 1994
 |  Vesmír 73, 427, 1994/8

Jednobuněčné fotoasimilující řasy a sinice mají biorytmy s periodou přibližně 24 hodin (tzv. cirkadiánní rytmy), a to jako pasivní odpovědi na střídání světla a tmy. U těchto organizmů je samozřejmě odstartována fotosyntéza vždy počátkem dne, tj. při osvětlení.

Při studiu života jednobuněčných řas, hub a prvoků byla také zjištěna přítomnost vrozených cirkadiánních rytmů. U uvedených jednobuněčných organizmů je přítomen např. cirkadiánní rytmus buněčného dělení. Zda jde o vrozený biorytmus, lze ověřit po několikadenním umístění zkoumaných organizmů do stálé tmy. Protože cirkadiánní rytmus buněčného dělení uvedených organizmů zůstává přítomen i za tmy, považujeme jej za vrozený.

Cirkadiánní rytmus dělení krásnoočka Euglena gracilis souvisí s pravidelnými změnami hladiny cyklického adenosinmonofosfátu (cAMP). Hladina cAMP stoupá dvakrát denně – ráno a večer. Ranní vzestup způsobí, že k buněčnému dělení nedojde. Večerní vzestup je naopak spojen se začátkem dělení – buňky přejdou z fáze G2 do M (J. Cell Sci. 94, 267 – 272, 1989; 104, 1163–1173, 1993). Je nepochybné, že cAMP může být důležitou součástí biologických hodin.

Molekuly cAMP jsou ale rovněž důležitou součástí mechanizmu přenášení vnějších signálů do buňky a plní úlohu tzv. druhého posla (schéma působení druhého posla viz Vesmír 72, 277, 1993/5). Tato úloha cAMP byla prokázána u mnoha živočišných buněk a v poslední době přibývají experimentální důkazy, že tomu tak může být rovněž u rostlin (J. biol. Chem. 267, 2135 – 2137, 1992).

Proč se však hladina cAMP nadále pravidelně mění, když je krásnoočko přeneseno do trvalé tmy, a tudíž příjem světelného signálu lze vyloučit? Změnám hladiny cAMP předcházejí o dvě hodiny změny hladiny cGMP (cyklický guanosinmonofosfát). Jestliže je farmakologicky potlačena schopnost enzymu guanylátcyklázy tvořit nový cGMP, naruší se periodicita hladin cAMP (Bioch. Pharmacol. 45, 2087–2091, 1993).

Molekuly cGMP ovlivňují mj. hladinu vápníku v buňkách. Tyto vápenaté ionty také působí na cirkadiánní rytmy. Je rovněž známo, že cGMP vyvolává v buňkách řadu dalších účinků, např. změny polarizace membrán, účinkuje rovněž jako druhý posel atd. (Chronobiol. Int. 9, 163–179, 180–200, 1992). Zdá se tedy, že cGMP může působit na molekulární biologické hodiny více cestami.

Jak vidno, mechanizmus přenosu informací pomocí druhého posla byl během evoluce použit rovněž jako součást biologických hodin. Protože cAMP jakožto druhý posel je běžně rozšířen u různých organizmů, jak jednobuněčných, tak mnohobuněčných, vznikaly mechanizmy molekulárních regulací biorytmů patrně již v raných fázích vývoje života.

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biologie

O autorovi

Josef Berger

Doc. RNDr. Josef Berger, CSc., (*1949) vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy. Na Zdravotně sociální fakultě Jihočeské univerzity se zabývá klinickou biologií. (e-mail: berger@jcu.cz)

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné