The effect of small molecule, CLK8, on circadian clock mechanism

Sirkadiyen ritimler, yaklaşık 24 saat boyunca kendilerini tekrar eden metabolik, davranışsal ve fiziksel değişikliklerdir. Bu ritimler, hücresel düzeyde transkripsiyonel- translasyonel düzenleyici geri besleme (TTFL) döngülerinden meydana gelirler. TTFL'in pozitif kolunda, CLOCK ve BMAL1 proteinleri heterodimer oluşturup, Per ve Cry genlerinin anlatımını aktive eder. Döngünün negatif kolunda PER2:CRY1 kompleksi, CLOCK:BMAL1 kompleksinin aktivitesini engelleyerek kendi transkripsiyonlarını baskılar. Düzgün fonksiyonel sirkadiyen saat, sağlık için gerekli olup sirkadiyen salınımındaki bozukluklar metabolik ve kardiyovasküler hastalıklara, uyku ve duygu durumundaki bozukluklara, hızlandırılmış yaşlanmaya ve kanser riskinde artışa sebebiyet verir. Sirkadiyen saate etki eden küçük moleküllerin keşfi, sirkadiyen ritimlerindeki bozuklukları onararak sağlık sorunlarını iyileştirecek ya da tedavi edecek potansiyel müdahalelerin geliştirilmesi için önemlidir. Bu çalışmada, özellikle CLOCK proteinine bağlanan küçük molekülleri bulmak için yapı-bazlı kimyasal genetik yaklaşım kullanılmıştır. Yaklaşık iki milyon aday küçük molekül bilgisayar ortamında taranıp sonrasında sirkadiyen ritimi üzerinde yarattıkları değişikliklere ve çeşitli biyokimyasal analizlerin sonuçlarına göre CLOCK proteinine spesifik olarak bağlanan ve CLOCK ve BMAL1 proteinleri arasındaki etkileşimi azaltarak sirkadiyen ritiminin genliğini arttırıcı bir molekül (CLK8) bulunmuştur. Hem laboratuvar ortamındaki hem de yaşayan organizma üzerindeki çalışmalar, CLK8'in, PER2 ve CRY1'in protein miktarını değiştirmeden CLOCK proteinin hücre çekirdeğindeki miktarını ve ana saat genlerinin ifadesiyle CLOCK ve BMAL1'in protein seviyelerini azalttığını ortaya koydu. Bu sonuçlar, CLK8'in, ana saat bileşenleri arasındaki stokiyometriyi değiştirerek, TTFL'nin negatif kolunun pozitif kolu üzerindeki baskılama gücünü stabilize ederek sirkadiyen ritimin genliğinin arttırdığını önermektedir. Bu çalışma CLK8'i CLOCK proteinini sirkadiyen ritminin genliğinin düzenlenmesindeki işlevinin anlaşılmasında bir aracı olarak tanımlamanın yanı sıra ve duygu bozukluk durumu, kronik metabolik hastalıklar ve hızlandırılmış yaşlanma gibi azalan sirkadiyen ritiminin genliğinden kaynaklana sağlık sorunlara tedavisel müdehale geliştirilmesine bir aday olarak da tanımlamaktadır.