De Nobelprijs voor geneeskunde wordt dit jaar gedeeld door de Amerikanen Jeffrey Hall, Michael Rosbash en Michael Young. Dankzij hen hebben we nu een aardig idee van de moleculaire mechanismes die biologische klokken draaiende houden.

Om te beginnen ontdekten ze in 1984 het gen genaamd period dat bij fruitvliegjes (Drosophila melanogaster) verantwoordelijk is voor het dag- en nachtritme. Op dat moment waren al gemuteerde fruitvliegjes gevonden met een verstoord dag- en nachtritme, en het was ook al duidelijk dat één defect gen daarvoor voldoende was, maar niemand wist welk gen.

Hall en Rosbash, die nauw samenwerkten, helderden vervolgens ook de werking van period op: het gen codeert voor een eiwit genaamd PER, dat zich ’s nachts ophoopt en overdags wordt afgebroken. Vervolgens beredeneerden ze (correct!) dat er een feedbacklus in moest zitten, waarbij PER de expressie van zijn eigen gen blokkeert.

De volgende vraag was hoe PER, dat net als andere eiwitten wordt geproduceerd in het cytoplasma, kan doordringen tot in de celkern waar dat gen zit. Young leverde in 1994 het antwoord: er is een tweede klokgen bij betrokken, dat hij timeless noemde. Dit gen produceert een eiwit genaamd TIM dat met PER samenwerkt.

Vervolgens vond Young nog een derde gen, doubletime, dat codeert voor het DBT-eiwit. Dit is een kinase dat PER fosforyleert en daardoor de afbraak ervan bevordert.

Samen vormen period, timeless en doubletime een zogeheten transcription-translation feedback loop (TTFL) met een vaste frequentie, die dankzij de trage fosforylerings- en degradatiereacties uitkomt op ongeveer 24 uur. Het tempo wordt daarbij geheel bepaald door chemische kinetiek. Externe invloeden zoals zonlicht kunnen de klok wel gelijk zetten, maar meer ook niet.

bron: nobelprize.org