Biyolojik saat, tüm hayvanlarda karmaşık fizyolojiyi düzenlemenin birçok yönüyle ilgilidir. 1935 yılında Alman zoologlar Hans Kalmus ve Erwin Bünning, Drosophila melanogaster'de sirkadiyen ritmin varlığını keşfettiler. Bununla birlikte, sirkadiyen saatin arkasındaki iç moleküler mekanizmalar, Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young'ın 24 saatlik bir döngü boyunca salınan Per geninin ifadesini keşfettiği 1984 yılına kadar bir sır olarak kaldı. Sonraki yıllarda, diğer birçok ilişkili gen tanımlandı ve sirkadiyen ritimlerin düzenlenme mekanizması daha da çözüldü. Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young'ın iç biyolojik sirkadiyen saatlerin anlaşılmasına katkıları, 2017 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile tanındı.

Sirkadiyen Ritimlerin Moleküler Mekanizması

Drosophila'da Periyot (PER) proteini, hücrelerdeki iç sirkadiyen ritimleri kontrol eden ana düzenleyici proteindir. PER, Timeless (TIM) adı verilen başka bir temel protein ile bir kompleks oluşturur ve çekirdeğe girer. Burada, geri besleme inhibisyonu yoluyla hücredeki PER ekspresyon seviyelerini düzenleyebilir. Ek olarak, transkripsiyonel aktivatörler Saat ve Döngüsü'nün aktivitesini inhibe ederek diğer genlerin ekspresyonunu da kontrol eder. Daha da önemlisi, PER/TIM kompleksinin stabilitesi ışığın varlığına veya yokluğuna bağlıdır, yani gündüz koşullarında bozulur. Sonuç, PER / TIM kompleksinin akış aşağısındaki genlerin ekspresyonunun ışık tarafından kontrol edilmesi ve bu fenomenin sirkadiyen saatin senkronizasyonuna izin vermesidir.

Memelilerde, sirkadiyen ritmin düzenlenmesi çok benzer bir şekilde çalışır. Bununla birlikte, birkaç paralog geninin eklenmesi nedeniyle, tüm yolun düzenlenmesi Drosophila'dakinden çok daha karmaşıktır.

Sirkadiyen Ritimlerin Önemi

Dünyadaki tüm canlı organizmalar, 24 saatlik gündüz/gece döngülerinin varlığında evrimleşmiştir ve hücresel, fizyolojik ve davranışsal tepkilerini buna göre uyarlamıştır. Örneğin, memelilerde günlük uyku ve uyanma döngüleri, vücut ısısı ve hormon salınımı sirkadiyen ritimler tarafından kontrol edilir. Düzensiz sirkadiyen ritimler, bipolar bozukluk veya uyku bozuklukları gibi birçok sağlık sorununa yol açabilir. Ek olarak, sirkadiyen ritimlerin bozulması, kardiyovasküler sistem de dahil olmak üzere vücudun diğer sistemleri üzerinde olumsuz etkilere neden olabilir.