Dygnsrytmen, även kallad cirkadisk rytm, är en inbyggd cykel på ungefär 24 timmar som styr en rad fysiologiska och beteendemässiga processer i levande organismer. Den biologiska process som ligger till grund för dygnsrytmen är funktionen hos den så kallade cirkadiska klockan – en inre tidsmekanism som består av ett nätverk av gener och proteiner. Dessa samverkar för att skapa rytmiska mönster i genuttryck, proteinsyntes och fysiologiska funktioner.
Den cirkadiska klockan styrs huvudsakligen av en grupp specialiserade gener som kodar för klockproteiner. Bland de centrala klockgenerna finns Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 och Cry2.
Klockgenerna ingår i en feedbackloop baserad på transkription och translation som reglerar deras eget uttryck. Proteinerna Clock och Bmal1 bildar dimerer och aktiverar transkriptionen av Per- och Cry-generna. PER- och CRY-proteinerna ansamlas i cytoplasman och vandrar gradvis över till cellkärnan. Där hämmar de aktiviteten hos Clock-Bmal1-komplexet, vilket i sin tur dämpar sin egen transkription. Denna negativa återkoppling skapar en rytmisk oscillation i uttrycket av klockgener.
Posttranslationella modifieringar, såsom fosforylering och ubiquitinering, spelar en avgörande roll för regleringen av klockproteinernas stabilitet, aktivitet och interaktioner. Dessa modifieringar finjusterar den cirkadiska klockans rytmik och dess respons på miljösignaler.
Den cirkadiska klockan synkroniseras med den yttre miljön – framför allt ljus-mörker-cykeln – via näthinnan, som är den primära ljuskänsliga strukturen hos däggdjur. Specialiserade ganglieceller i näthinnan som innehåller fotopigmentet melanopsin vidarebefordrar ljussignaler till nucleus suprachiasmaticus (SCN) i hypotalamus. SCN fungerar som kroppens centrala pacemaker och synkroniserar perifera klockor i hela organismen.
Den cirkadiska klockan reglerar ett brett spektrum av fysiologiska processer genom utgående signalvägar som involverar genuttryck, hormonfrisättning och neural signalering. Den styr sömn–vakenhet-cykler, kroppstematurens variationer, ämnesomsättning, hormonsekretion samt många andra rytmiska processer.
Förutom den centrala klockan i SCN har de flesta perifera vävnader och organ egna cirkadiska klockor. Dessa synkroniseras med den centrala klockan men kan också uppvisa vävnadsspecifika rytmer som drivs av lokala signaler, exempelvis temperaturförändringar och näringsstillgång.
Med sina komplexa molekylära mekanismer och förmåga att synkroniseras med yttre signaler gör den cirkadiska klockan det möjligt för organismer att förutse och anpassa sig till dagliga miljöförändringar, optimera fysiologiska processer och bibehålla homeostas samt ett gott allmänt välbefinnande.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online