БИОХИМИЯ, 2014, том 79, вып. 6, с. 619–632
УДК 57.034:577.217.5+57.085.23
Околочасовые метаболические ритмы
Обзор
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: метаболические ритмы, синтез белка, активность ферментов, биохимия прямых межклеточных взаимодействий, фракталы, старение.
Аннотация
Представлены данные о метаболических ритмах с периодами, близкими часу (от 20 до 120 мин), их распространении, биохимических механизмах организации, природе, значении для клеточных и органных адаптаций, изменениях при старении. Околочасовые ритмы (ОР) обнаружены для массы и размеров клеток, интенсивности синтеза белка, активности ферментов, концентрации гормонов и АТФ, дыхания клеток, рН цитоплазмы. ОР выявлены у бактерий, дрожжей, некоторых других одноклеточных и многих клеток позвоночных, включая млекопитающих in vivo и in vitro. В клеточной популяции ритмы организуются прямыми межклеточными взаимодействиями. Механизм синхронизации включает мембранные сигнальные факторы организации и дезорганизации ОР и цитоплазматические процессы, приводящие к синхронизации индивидуальных колебаний метаболизма; ключевой фактор согласования колебаний синтеза белка и активности ферментов – фосфорилирование белков. Обсуждается фрактальная природа ОР и данные об их участии в клеточных и органных адаптациях. Отмечены изменения межклеточной кооперации и, соответственно, ОР при старении. Предсказана и экспериментально показана возможность влияний на межклеточную среду, компенсирующих возрастные изменения. Обсуждаются перспективы изучения состава межклеточных сред и свойств рецепторов сигнальных факторов ОР в онтогенезе, особенно, при старении, а также в разных случаях патологии. Одна из перспектив – уточнение понятия биохимической и физиологической нормы с целью нормализации клеточных функций.