Nobelprijs Geneeskunde voor de werking van de biologische klok

De meeste levende organismen hebben een interne, biologische klok. De klok helpt dieren, planten en ook mensen om zich aan te passen aan het regelmatige ritme van dag en nacht op onze planeet – een gevolg van de rotatie ervan - en om erop te anticiperen.

Onderzoekers weten al heel lang dat de klok bestaat. Astronoom Jean Jaques d’Ortous de Mairan ontdekte al in de achttiende eeuw dat de blaadjes van  de mimosaplant overdag opengaan in de richting van de zon en ’s nachts weer dichtklappen. Hoe de biologische klok precies werkt, bleef lang een mysterie.

Op basis van onderzoek aan fruitvliegjes in de jaren 1970 , isoleerden Jeffrey C. Hall en Michael Rosbash van Bradeis University in Boston en Michael W. Young van Rockefeller University in New York in 1984 een gen dat het circadiaanse ritme bij fruitvliegen regelt. Het gen was eerder al period genoemd. Hall, Rosbash en Young toonden aan dat dit gen het PER eiwit produceert dat zich gedurende de nacht ophoopt in de cel en overdag weer afneemt. Ze zagen dat het eiwit schommelde over een periode van 24 uur en gesynchroniseerd was met het circadiaanse ritme.

In hun zoektocht te achterhalen hoe de ciracadiaanse schommelingen ontstonden en aanhielden, vermoeden Hall en Rosbash dat het PER eiwit de activiteit van het period gen afremde. Dat bleek te kloppen toen Young in 1994 een tweede klokgen ontdekte, timeless, dat het eiwit TIM produceert en noodzakelijk is voor een normaal circadiaans ritme. Hij toonde aan dat wanneer TIM zich bond aan PER, ze samen de celkern binnendrongen en er het period gen blokkeerden.

Maar wat controleerde  de frequentie van de schommelingen? Young ontdekte dat toen hij nog een ander gen identificeerde, doubletime, dat het DBT eiwit produceerde en de ophoping van het PER eiwit vertraagde. Het verklaarde hoe de schommelingen zich aanpasten aan de 24-uurscyclus.

De rudimentaire ontdekkingen van Hall, Rosbash en Young lagen aan de basis van het grote en dynamische vakgebied van de circadiane biologie dat een grote impact heeft op onze gezondheid en ons welzijn. Duidelijk werd dat onze interne klok met een ongelooflijke precisie ervoor zorgt dat onze fysiologie zich aanpast aan de verschillende fases van de dag.

De klok regelt belangrijke functies zoals ons gedrag, onze hormoonspiegels, onze slaap, onze lichaamstemperatuur en ons metabolisme. Wanneer onze interne biologische klok tijdelijk niet afgestemd is op onze omgeving, dan voelen we dat: vliegen we bijvoorbeeld naar een andere tijdzone, dan hebben we last van een jetlag. Er zijn ook aanwijzingen dat een chronische ontregeling van onze levensstijl en onze interne klok verband houdt met tal van ziektes.