Zojuist is bekendgemaakt dat de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde dit jaar gaat naar Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash en Michael W. Young voor hun ontdekkingen over het biologisch ritme.
Het is weer nagels bijten geslagen voor een hoop wetenschappers deze week, want de Nobelprijswinnaars worden bekendgemaakt. Zoals altijd bijt de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde de spits af en dit jaar is de felbegeerde prijs naar Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash en Michael W. Young gegaan voor hun ontdekkingen over moleculaire mechanismes die de biologische klok beheersen.
In het kort
Dankzij onze biologische klok passen we ons aan aan de fases van de dag. Deze klok reguleert het ritme van ongeveer 24 uur (circadiaan) in alle belangrijke functies, waaronder gedrag, hormoonniveaus, lichaamstemperatuur en slaap (zo voelen we ons overdag wakker dankzij deze klok en willen we ’s nachts juist slapen). Een jetlag is een voorbeeld van wanneer de biologische klok van slag is, doordat je naar een andere tijdzone bent gereisd. Daarnaast zijn er ook aanwijzingen dat een mismatch tussen onze leefstijl en onze biologische klok is geassocieerd met een verhoogd risico voor diverse ziektes.
Het ritme van de aardbol
Hall, Rosbash en Young hebben het innerlijke mechanisme van deze uitermate belangrijke klok opgehelderd. Hun ontdekkingen leggen bovendien uit hoe planten, dieren en mensen hun biologisch ritme kunnen aanpassen, zodat het gesynchroniseerd blijft met ‘het licht-donker ritme van de aarde’.
Door fruitvliegen als model te nemen, konden de onderzoekers een gen isoleren – de period gene genaamd – dat de dagelijkse biologische klok reguleert. Zij toonden aan dat dit gen codeert voor een eiwit – PER – dat ’s nachts in de cellen ophoopt en vervolgens gedurende de dag weer wordt afgebroken. Oftewel: de eiwitlevels lopen synchroon met het circadiane ritme.
‘Feedback loop’
Daarnaast identificeerden de wetenschappers extra eiwitcomponenten, waarmee de gehele werking van dit ‘klokwerk’ binnenin cellen is blootgelegd. Zo ontdekten de mannen een zogenaamde feedback loop waardoor het period-gen wordt geblokkeerd, resulterend in de eiwitafbraak van PER. Maar hiermee was de cirkel nog niet rond, want om het period-gen te blokkeren, moet PER de celkern (waarin al het genetische materiaal ligt) kunnen bereiken. Maar PER is geproduceerd in het cytoplasma.
Met de ontdekking van een tweede gen – timeless – begonnen de puzzelstukjes op hun plek te vallen. Het timeless-gen codeert voor het TIM-eiwit dat is vereist voor een normaal circadiaans ritme. Wanneer TIM bindt aan PER zijn de twee eiwitten in staat om de celkern te bereiken en aldaar kunnen ze het period-gen tijdelijk blokkeren.
Maar hoe weten deze eiwitten zich aan een 24-uurs ritme te houden? Dat werd duidelijk bij de identificatie van het derde gen – doubletime dat codeert voor het DBT-eiwit. Het DBT-eiwit vertraagt de ophoping van het PER-eiwit. Dit bood de onderzoekers inzicht in hoe de ophoping en afbraak van PER is reguleert elke 24 uur.
Neem je me in de maling?
Eus van Someren (Nederlands Herseninstituut van de Koninklijke Nederlandse Academie voor Wetenschappen) is erg blij dat de Nobelprijs naar deze drie onderzoekers is gegaan. “Ik ben niet alleen enthousiast voor de onderzoekers, maar misschien nog wel meer voor het onderzoeksveld, omdat het eindelijk waardering krijgt voor het feit dat alles zijn tijd heeft, zoals slapen en waken. We kunnen niet zomaar ’s nachts dingen doen en overdag laten (en andersom). Er zijn biologische ritmes en die liggen aan de fundamenten van onze gezondheid en ons bestaan.”
En waarom juist deze heren de Nobelprijs hebben gewonnen? “Ik denk dat de prijs naar Hall, Rosbash en Young is gegaan omdat ze hebben laten zien hoe het mechanisme in de genen is verankerd, dus hoe het biologische ritme moleculair is geregeld.”
Michael Rosbash zijn reactie op het horen van het nieuws is in ieder geval een leuke. Toen hem werd medegedeeld dat hij dit jaar de Nobelprijs voor de fysiologie of geneeskunde heeft gewonnen, was hij even stil en antwoordde toen: “you are kidding me!”
Bron: Nobelprize.org (pdf)
Lees ook: Ig Nobels voor grote oren, vloeibare katten en didgeridoos
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!