स्टॉकहोम में वार्षिक नोबेल सप्ताह सोमवार को फिजियोलॉजी या मेडिसिन में पुरस्कार विजेताओं की घोषणा के साथ शुरू हुआ। नोबेल समिति ने घोषणा की कि 2017 का पुरस्कार शोधकर्ताओं जेफ्री हॉल, माइकल रोसबाश और माइकल यंग को दिया गया

सर्कैडियन लय को नियंत्रित करने वाले आणविक तंत्र की खोज - दिन और रात के परिवर्तन से जुड़ी विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं की तीव्रता में चक्रीय उतार-चढ़ाव।

पृथ्वी पर जीवन ग्रह के घूर्णन के अनुकूल है। यह लंबे समय से स्थापित किया गया है कि पौधों से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवित जीवों में एक जैविक घड़ी होती है जो शरीर को पर्यावरण में दिन के दौरान होने वाले परिवर्तनों के अनुकूल होने की अनुमति देती है। इस क्षेत्र में पहली बार हमारे युग की शुरुआत में अवलोकन किए गए थे, और अधिक गहन शोध 18 वीं शताब्दी में शुरू हुआ था।

20वीं शताब्दी तक, पौधों और जानवरों की सर्कैडियन लय का पूरी तरह से अध्ययन किया गया था, लेकिन यह एक रहस्य बना रहा कि वास्तव में "आंतरिक घड़ी" कैसे काम करती है। यह रहस्य अमेरिकी आनुवंशिकीविदों और कालक्रमविज्ञानी हॉल, रोसबाश और यांग के सामने प्रकट हुआ था।

फल मक्खियाँ अनुसंधान के लिए एक आदर्श जीव बन गई हैं। शोधकर्ताओं की एक टीम ने उनमें एक ऐसा जीन खोजने में कामयाबी हासिल की जो जैविक लय को नियंत्रित करता है।

वैज्ञानिकों ने पाया है कि यह जीन एक प्रोटीन को एनकोड करता है जो रात में कोशिकाओं में जमा हो जाता है और दिन के दौरान नष्ट हो जाता है।

इसके बाद, उन्होंने "सेलुलर घड़ी" के स्व-नियमन के लिए जिम्मेदार अन्य तत्वों की पहचान की और साबित किया कि जैविक घड़ी मनुष्यों सहित अन्य बहुकोशिकीय जीवों में भी इसी तरह काम करती है।

आंतरिक घड़ी हमारे शरीर क्रिया विज्ञान को दिन के पूरी तरह से अलग समय के अनुकूल बनाती है। हमारा व्यवहार, नींद, चयापचय, शरीर का तापमान, हार्मोन का स्तर उन पर निर्भर करता है। आंतरिक घड़ी के काम और पर्यावरण के बीच विसंगति होने पर हमारी तबीयत खराब हो जाती है। तो, शरीर अनिद्रा, थकान और सिरदर्द के साथ समय क्षेत्र में तेज बदलाव पर प्रतिक्रिया करता है। जेट लैग सिंड्रोम, जेट लैग, को कई दशकों से रोगों के अंतर्राष्ट्रीय वर्गीकरण में शामिल किया गया है। शरीर द्वारा निर्धारित लय के साथ जीवन शैली के बेमेल होने से कई बीमारियों के विकसित होने का खतरा बढ़ जाता है।

आंतरिक घड़ियों के साथ पहला प्रलेखित प्रयोग 18 वीं शताब्दी में फ्रांसीसी खगोलशास्त्री जीन-जैक्स डी मेरान द्वारा किया गया था। उन्होंने पाया कि अंधेरे के आगमन के साथ छुई मुई की पत्तियां गिर जाती हैं और सुबह फिर से सीधी हो जाती हैं। जब डी मेरान ने परीक्षण करने का फैसला किया कि प्रकाश तक पहुंच के बिना पौधे कैसे व्यवहार करेगा, तो यह पता चला कि मिमोसा के पत्ते गिर गए और प्रकाश की परवाह किए बिना गुलाब - ये घटनाएं दिन के समय में बदलाव से जुड़ी थीं।

बाद में, वैज्ञानिकों ने पाया कि अन्य जीवित जीवों में भी इसी तरह की घटनाएं होती हैं जो शरीर को दिन के दौरान परिस्थितियों में बदलाव के लिए समायोजित करती हैं।

उन्हें सर्कैडियन रिदम कहा जाता था, लगभग शब्द से - "चारों ओर" और मर जाता है - "दिन"। 1970 के दशक में, भौतिक विज्ञानी और आणविक जीवविज्ञानी सीमोर बेंज़र ने सोचा कि क्या सर्कैडियन लय को नियंत्रित करने वाले जीन की पहचान की जा सकती है। वह ऐसा करने में कामयाब रहे, जीन को अवधि कहा गया, लेकिन नियंत्रण तंत्र अज्ञात रहा।

1984 में, हॉल, रूइबैक और यंग ने उन्हें पहचानने में कामयाबी हासिल की।

उन्होंने आवश्यक जीन को अलग किया और पाया कि यह दिन के समय के आधार पर कोशिकाओं में इससे जुड़े प्रोटीन (पीईआर) के संचय और विनाश के लिए जिम्मेदार है।

शोधकर्ताओं के लिए अगला कार्य यह समझना था कि सर्कैडियन उतार-चढ़ाव कैसे उत्पन्न और बनाए रखा जाता है। हॉल और रोसबैश ने सुझाव दिया कि प्रोटीन का संचय जीन के संचालन को अवरुद्ध करता है, जिससे कोशिकाओं में प्रोटीन की सामग्री को नियंत्रित किया जाता है।

हालांकि, जीन के काम को अवरुद्ध करने के लिए, साइटोप्लाज्म में बनने वाले प्रोटीन को सेल न्यूक्लियस तक पहुंचना चाहिए, जहां आनुवंशिक सामग्री स्थित है। यह पता चला कि PER रात में कर्नेल में निर्माण करता है, लेकिन यह वहां कैसे पहुंचता है?

1994 में, यंग ने एक और जीन की खोज की, कालातीत, जो TIM प्रोटीन के लिए कोड है, जो सामान्य सर्कैडियन लय के लिए आवश्यक है।

उन्होंने पाया कि जब टीआईएम पेर से जुड़ता है, तो वे सेल न्यूक्लियस में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, जहां वे फीडबैक अवरोध के कारण अवधि जीन के संचालन को अवरुद्ध करते हैं।

लेकिन कुछ सवाल अभी भी अनुत्तरित रह गए। उदाहरण के लिए, सर्कैडियन उतार-चढ़ाव की आवृत्ति को किसने नियंत्रित किया? यंग ने बाद में एक और जीन की खोज की, डबलटाइम, डीबीटी प्रोटीन के गठन के लिए जिम्मेदार, जिसने प्रति प्रोटीन के संचय में देरी की। इन सभी खोजों ने यह समझने में मदद की है कि कैसे उतार-चढ़ाव 24 घंटे के दैनिक चक्र के अनुकूल होते हैं।

इसके बाद, हॉल, रूइबास और यंग ने कई और खोजें कीं जो पिछली खोजों को पूरक और परिष्कृत करती थीं।

उदाहरण के लिए, उन्होंने पीरियड जीन को सक्रिय करने के लिए आवश्यक कई प्रोटीनों की पहचान की, और उस तंत्र को भी उजागर किया जिसके द्वारा आंतरिक घड़ी प्रकाश के साथ सिंक्रनाइज़ होती है।

इस क्षेत्र में नोबेल पुरस्कार के लिए सबसे संभावित दावेदार वायरोलॉजिस्ट युआन चांग और उनके पति, ऑन्कोलॉजिस्ट पैट्रिक मूर थे, जिन्होंने कापोसी के सरकोमा से जुड़े हर्पीस वायरस टाइप 8 की खोज की थी; प्रोफेसर लुईस कैंटली, जिन्होंने फॉस्फॉइनोसाइटाइड-3-किनेज एंजाइमों के सिग्नलिंग मार्ग की खोज की और ट्यूमर के विकास में उनकी भूमिका का अध्ययन किया; और प्रोफेसर कार्ल फ्रिस्टन, जिन्होंने मस्तिष्क इमेजिंग डेटा के विश्लेषण में एक बड़ा योगदान दिया।

2016 में, ऑटोफैगी के तंत्र की खोज के लिए जापानी योशिनोरी ओहसुमी पुरस्कार के विजेता, इंट्रासेल्युलर मलबे के क्षरण और प्रसंस्करण की प्रक्रिया।

2017 के लिए मेडिसिन और फिजियोलॉजी में नोबेल पुरस्कार तीन अमेरिकियों - जेफरी हॉल, माइकल रोजबैश और माइकल यंग को सर्कैडियन रिदम के लिए जिम्मेदार आणविक तंत्र पर उनके शोध के लिए दिया गया था, जो कि एक दैनिक अवधि के साथ एक जैविक घड़ी है। प्रसारण नोबेल समिति की वेबसाइट पर आयोजित किया गया था।

1984 में, बोस्टन में ब्रैंडिस विश्वविद्यालय के हॉल और रोज़बैश और न्यूयॉर्क में रॉकफेलर विश्वविद्यालय के यंग फल मक्खियों के साथ काम कर रहे थे और उन्होंने पीरियड जीन की खोज की, जो जैविक घड़ी सेट करता है। बाद में, वैज्ञानिकों ने पाया कि यह जीन प्रति प्रोटीन के लिए कोड करता है, जो रात भर शरीर में जमा हो जाता है और दिन के दौरान नष्ट हो जाता है। तो, शोधकर्ता इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्रोटीन का स्तर 24 घंटे के चक्र के दौरान दोलन करता है।

नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने सुझाव दिया कि PER पीरियड जीन की गतिविधि को रोकता है, जिससे नकारात्मक प्रतिक्रिया लूप बनता है। दूसरा जीन, कालातीत, जो टीआईएम प्रोटीन को एन्कोड करता है, इस तंत्र में भाग लेता है। उत्तरार्द्ध प्रति से बांधता है, और परिणामी परिसर को कोशिका नाभिक में पेश किया जाता है, जहां यह संबंधित डीएनए को अवरुद्ध करता है। डीबीटी प्रोटीन, जो यंग द्वारा खोजे गए डबलटाइम जीन द्वारा एन्कोड किया गया है, PER के क्षरण के लिए जिम्मेदार है।

"सर्कैडियन या सर्कैडियन लय पृथ्वी पर लगभग हर जीव में होते हैं। यद्यपि नोबेल पुरस्कार जीतने वाली खोजों को ड्रोसोफिला पर बनाया गया था, दैनिक नियमन के तंत्र बहुत प्राचीन हैं, और वे बहुत अलग जीवों में समान रूप से लागू होते हैं - जैसे कि फूल, कीड़े और स्तनधारी, "फोर्ब्स ने इसका महत्व समझाया। नोबेल समिति द्वारा नोट की गई खोज, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के इंस्टीट्यूट ऑफ रीजनरेटिव मेडिसिन के जेनेटिक-सेल थेरेपी के प्रयोगशाला के प्रमुख, चिकित्सा विज्ञान के उम्मीदवार पावेल मकारेविच। उन्होंने कहा कि इस तरह हॉल, रोज़बैश और यंग के अध्ययन भी लोगों की सर्कैडियन लय का अध्ययन करने के लिए उपयोगी होते हैं: घातक परिणाम। ये मानव गतिविधि के कई नए क्षेत्र हैं: दैनिक घड़ियाँ, ध्रुवीय क्षेत्र और, सबसे महत्वपूर्ण, अंतरिक्ष!

नींद संबंधी विकारों (काम से अनुपस्थिति, काम पर दुर्घटना, और उत्पादकता में कमी सहित) के प्रभाव से अमेरिकी अर्थव्यवस्था को कुल नुकसान 2001 की शुरुआत में $ 150 बिलियन का अनुमान लगाया गया था। नींद की कमी के प्रभाव पर एक रैंड अध्ययन में अमेरिकी अर्थव्यवस्था, परिदृश्य के आधार पर 2016 के लिए $ 226 से $ 411 बिलियन के नुकसान का अनुमान लगाया गया था। जापान $75-139 बिलियन के अनुमानित आर्थिक नुकसान के साथ दूसरे स्थान पर रहा, जर्मनी, ग्रेट ब्रिटेन और कनाडा के लिए नुकसान का अनुमान दसियों अरबों में था। सच है, यह ध्यान देने योग्य है कि नींद की कमी अनिद्रा और व्यस्त कार्यक्रम के कारण आवंटित समय पर सोने में शारीरिक अक्षमता दोनों के कारण हो सकती है।

इस प्रकार, शोधकर्ताओं ने "कोशिकाओं की आंतरिक घड़ी" के रहस्य का खुलासा किया और दिखाया कि यह तंत्र कैसे कार्य करता है। स्वायत्त "आंतरिक घड़ी" हमारे शरीर को दिन के विभिन्न चरणों के लिए अनुकूलित और तैयार करने के लिए आवश्यक है, यह नींद, हार्मोनल स्तर, तापमान और चयापचय को नियंत्रित करती है। मानव स्वास्थ्य के लिए सही ढंग से काम करने वाली लय महत्वपूर्ण हैं, लेखकों ने जोर दिया। नोबेल असेंबली ने कहा, "उनकी खोज बताती है कि कैसे पौधे, जानवर और इंसान पृथ्वी की लय के साथ तालमेल बिठाने के लिए अपनी जैविक लय को समायोजित करते हैं।" 2014 में हावर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के साथ एक साक्षात्कार में खुद रोज़बैश ने कहा कि सर्कैडियन सिस्टम "बीमारी, विकास दर और फलों के आकार की संवेदनशीलता" निर्धारित करता है। "यह मानव शरीर के लगभग हर हिस्से को प्रभावित करता है," वैज्ञानिक ने कहा।

नोबेल पुरस्कार के अधिकारियों ने समझाया, "तीन पुरस्कार विजेताओं के मौलिक काम के बाद, सर्कडियन जीवविज्ञान अध्ययन के विशाल और गतिशील क्षेत्र में विकसित हुआ है जो हमारे स्वास्थ्य और कल्याण को प्रभावित करता है।" नोबेल समिति पुरस्कार विजेताओं को घोषणा होने तक गुप्त रूप से गुप्त रखती है। इसलिए, एक प्रेस कॉन्फ्रेंस के दौरान, जिसमें पुरस्कार प्राप्तकर्ताओं की घोषणा की गई, कारोलिंस्का संस्थान के नोबेल असेंबली के सदस्य, जो पुरस्कार देने के लिए जिम्मेदार है, ने कहा कि जब उन्होंने रोसबाश को सूचित किया कि उन्हें पुरस्कार मिला है, तो वैज्ञानिक उत्तर दिया: "तुम मुझसे मजाक कर रहे हो।"

पुरस्कार समारोह 10 दिसंबर को होगा - स्वीडिश उद्यमी और आविष्कारक अल्फ्रेड नोबेल की मृत्यु के दिन। उन्हें दिए गए पांच पुरस्कारों में से चार - शरीर विज्ञान या चिकित्सा, भौतिकी, रसायन विज्ञान और साहित्य के क्षेत्र में - स्टॉकहोम में प्रदान किए जाएंगे। शांति पुरस्कार, इसके संस्थापक की इच्छा के अनुसार, उसी दिन प्रदान किया जाता है, लेकिन ओस्लो में। प्रत्येक पुरस्कार की राशि 9 मिलियन स्वीडिश क्रोनर (1 मिलियन डॉलर) होगी। पुरस्कार विजेताओं को स्वीडन के राजा कार्ल सोलहवें गुस्ताफ द्वारा प्रदान किया जाएगा।

2017 में पहला नोबेल पुरस्कार, जो पारंपरिक रूप से शरीर विज्ञान और चिकित्सा के क्षेत्र में उपलब्धियों के लिए दिया जाता है, एक आणविक तंत्र की खोज के लिए अमेरिकी वैज्ञानिकों के पास गया जो सभी जीवित प्राणियों को अपनी "जैविक घड़ी" प्रदान करता है। यह वह मामला है जब सचमुच हर कोई वैज्ञानिक उपलब्धियों के महत्व का न्याय कर सकता है, जिसे सबसे प्रतिष्ठित पुरस्कार द्वारा चिह्नित किया गया है: ऐसा कोई व्यक्ति नहीं है जो नींद और जागने की लय में बदलाव से परिचित नहीं होगा। पढ़ें कि इन घड़ियों की व्यवस्था कैसे की जाती है और हम अपनी सामग्री में उनके तंत्र का पता लगाने में कैसे कामयाब रहे।

पिछले साल, फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार समिति ने जनता को चौंका दिया - सीआरआईएसपीआर / कैस और ऑन्कोइम्यूनोलॉजी में बढ़ती रुचि की पृष्ठभूमि के खिलाफ, बेकर के खमीर पर शास्त्रीय आनुवंशिकी के तरीकों द्वारा किए गए गहन मौलिक कार्य के लिए एक पुरस्कार। इस बार, समिति ने फिर से फैशन का पालन नहीं किया और एक और भी अधिक क्लासिक आनुवंशिक वस्तु - ड्रोसोफिला पर किए गए मौलिक कार्य को नोट किया। मक्खियों के साथ काम करने वाले पुरस्कार विजेता जेफ्री हॉल, माइकल रोसबाश और माइकल यंग ने सर्कैडियन लय के पीछे आणविक तंत्र का वर्णन किया है, जो ग्रह पृथ्वी पर जीवन के लिए जैविक प्राणियों के सबसे महत्वपूर्ण अनुकूलन में से एक है।

जैविक घड़ी क्या है?

सर्कैडियन लय सर्कैडियन, या जैविक घड़ी का परिणाम है। जैविक घड़ी एक रूपक नहीं है, बल्कि प्रोटीन और जीन की एक श्रृंखला है, जो नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत के अनुसार बंद हो जाती है और लगभग 24 घंटे के चक्र के साथ दैनिक उतार-चढ़ाव करती है - पृथ्वी के दिन की अवधि के अनुसार। जानवरों में यह श्रृंखला काफी रूढ़िवादी है, और घड़ी का सिद्धांत सभी जीवित जीवों में समान है - जिनके पास है। वर्तमान में, यह जानवरों, पौधों, कवक और साइनोबैक्टीरिया में एक आंतरिक थरथरानवाला की उपस्थिति के बारे में विश्वसनीय रूप से जाना जाता है, हालांकि जैव रासायनिक मापदंडों में कुछ लयबद्ध उतार-चढ़ाव अन्य बैक्टीरिया में भी पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, सर्कैडियन लय की उपस्थिति को बैक्टीरिया में माना जाता है जो मानव आंतों के माइक्रोबायोम का निर्माण करते हैं - वे, जाहिरा तौर पर, मेजबान चयापचयों द्वारा नियंत्रित होते हैं।

अधिकांश स्थलीय जीवों में, जैविक घड़ी प्रकाश द्वारा नियंत्रित होती है - इसलिए वे हमें रात में सोते हैं, और जागते रहते हैं और दिन में खाते हैं। जब प्रकाश व्यवस्था बदलती है (उदाहरण के लिए, एक ट्रान्साटलांटिक उड़ान के परिणामस्वरूप), तो वे नए शासन में समायोजित हो जाते हैं। एक आधुनिक व्यक्ति में जो चौबीसों घंटे कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था की स्थिति में रहता है, सर्कैडियन लय अक्सर परेशान होते हैं। यूएस नेशनल टॉक्सिकोलॉजी प्रोग्राम के विशेषज्ञों के अनुसार, काम के घंटों को शाम और रात के घंटों में स्थानांतरित करना लोगों के लिए गंभीर स्वास्थ्य जोखिमों से भरा होता है। सर्कैडियन लय में व्यवधान से जुड़े विकारों में नींद और खाने के विकार, अवसाद, बिगड़ा हुआ प्रतिरक्षा, हृदय रोग, कैंसर, मोटापा और मधुमेह विकसित होने की संभावना बढ़ जाती है।

मानव सर्कैडियन चक्र: जागने का चरण भोर में शुरू होता है, जब शरीर हार्मोन कोर्टिसोल छोड़ता है। इसका परिणाम रक्तचाप में वृद्धि और ध्यान की उच्च एकाग्रता है। आंदोलनों और प्रतिक्रिया समय का सबसे अच्छा समन्वय दिन के दौरान मनाया जाता है। शाम तक शरीर के तापमान और दबाव में मामूली वृद्धि होती है। नींद के चरण में संक्रमण हार्मोन मेलाटोनिन की रिहाई द्वारा नियंत्रित होता है, जो प्रकाश में प्राकृतिक कमी के कारण होता है। आधी रात के बाद, नींद का सबसे गहरा चरण सामान्य रूप से शुरू होता है। रात के समय शरीर का तापमान कम हो जाता है और सुबह तक अपने न्यूनतम मान पर पहुंच जाता है।

आइए हम स्तनधारियों में जैविक घड़ी की संरचना पर अधिक विस्तार से विचार करें। उच्च कमान केंद्र, या "मास्टर घड़ी", हाइपोथैलेमस के सुप्राचैस्मेटिक नाभिक में स्थित है। रोशनी के बारे में जानकारी आंखों के माध्यम से वहां प्रवेश करती है - रेटिना में विशेष कोशिकाएं होती हैं जो सीधे सुप्राचैस्मैटिक न्यूक्लियस से संवाद करती हैं। इस नाभिक के न्यूरॉन्स मस्तिष्क के बाकी हिस्सों को आदेश देते हैं, उदाहरण के लिए, पीनियल ग्रंथि द्वारा "स्लीप हार्मोन" मेलाटोनिन के उत्पादन को नियंत्रित करते हैं। एक ही कमांड सेंटर होने के बावजूद शरीर की हर कोशिका की अपनी एक घड़ी होती है। परिधीय घड़ी को सिंक्रनाइज़ या पुन: कॉन्फ़िगर करने के लिए "मास्टर घड़ी" केवल वही है जो आवश्यक है।

जानवरों के दैनिक चक्र (बाएं) के योजनाबद्ध आरेख में नींद और जागने के चरण होते हैं, जो भोजन चरण के साथ मेल खाते हैं। दाईं ओर दिखाया गया है कि यह चक्र आणविक स्तर पर कैसे महसूस किया जाता है - घड़ी के जीन के रिवर्स नकारात्मक विनियमन द्वारा।

ताकाहाशी जेएस / नेट रेव जेनेट। 2017

घड़ी में मुख्य गियर हैं CLOCK और BMAL1 ट्रांसक्रिप्शन एक्टिवेटर और PER रिप्रेसर्स (से अवधि) और क्राई (से क्रिप्टोक्रोम) CLOCK-BMAL1 जोड़ी PER (जिनमें से तीन मनुष्यों में हैं) और CRY (जिनमें से दो मनुष्यों में हैं) एन्कोडिंग जीन की अभिव्यक्ति को सक्रिय करती है। यह दिन के दौरान होता है और शरीर के जागने की स्थिति से मेल खाता है। शाम तक, PER और CRY प्रोटीन कोशिका में जमा हो जाते हैं, जो नाभिक में प्रवेश करते हैं और अपने स्वयं के जीन की गतिविधि को दबाते हैं, सक्रियकर्ताओं के साथ हस्तक्षेप करते हैं। इन प्रोटीनों का जीवनकाल छोटा होता है, इसलिए उनकी एकाग्रता तेजी से गिरती है, और सुबह तक CLOCK-BMAL1 फिर से PER और CRY प्रतिलेखन को सक्रिय करने में सक्षम होते हैं। तो चक्र दोहराता है।

CLOCK-BMAL1 जोड़ी न केवल PER और CRY जोड़े की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करती है। उनके लक्ष्यों में कुछ प्रोटीन भी हैं जो स्वयं CLOCK और BMAL1 की गतिविधि को दबाते हैं, साथ ही तीन प्रतिलेखन कारक जो कई अन्य जीनों को नियंत्रित करते हैं जो सीधे घड़ी के काम से संबंधित नहीं हैं। नियामक प्रोटीन की सांद्रता में लयबद्ध उतार-चढ़ाव इस तथ्य की ओर ले जाता है कि 5 से 20 प्रतिशत स्तनधारी जीन दैनिक विनियमन के अधीन हैं।

और यहाँ मक्खियाँ हैं?

उल्लेख किए गए लगभग सभी जीन और संपूर्ण तंत्र को ड्रोसोफिला मक्खी के उदाहरण का उपयोग करके वर्णित किया गया था - अमेरिकी वैज्ञानिकों, जिनमें वर्तमान नोबेल पुरस्कार विजेता शामिल हैं: जेफरी हॉल, माइकल रोसबाश और माइकल यंग ने ऐसा किया।

ड्रोसोफिला का जीवन, प्यूपा से हैचिंग के चरण से शुरू होकर, जैविक घड़ी द्वारा सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। मक्खियाँ केवल दिन में उड़ती हैं, भोजन करती हैं और संभोग करती हैं, और रात में "सोती हैं"। इसके अलावा, 20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध के दौरान, ड्रोसोफिला आनुवंशिकीविदों के लिए मुख्य मॉडल वस्तु थी, इसलिए दूसरी छमाही तक, वैज्ञानिकों ने फ्लाई जीन का अध्ययन करने के लिए पर्याप्त उपकरण जमा कर लिए थे।

सर्कैडियन रिदम से जुड़े जीनों में पहला उत्परिवर्तन 1971 में रोनाल्ड कोनोपका और सीमोर बेंजर द्वारा एक पेपर में वर्णित किया गया था, जिन्होंने कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में काम किया था। यादृच्छिक उत्परिवर्तन के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने सर्कैडियन चक्र के उल्लंघन के साथ मक्खियों की तीन पंक्तियों को प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की: कुछ मक्खियों के लिए, जैसे कि एक दिन में 28 घंटे थे (उत्परिवर्तन) प्रति ली), दूसरों के लिए - 19 ( प्रति एस), और तीसरे समूह की मक्खियों के व्यवहार में बिल्कुल भी आवधिकता नहीं थी ( प्रति 0) सभी तीन उत्परिवर्तन एक ही डीएनए क्षेत्र में गिरे, जिसे लेखकों ने कहा अवधि.

80 के दशक के मध्य में, जनरल। अवधिस्वतंत्र रूप से पृथक और दो प्रयोगशालाओं में वर्णित किया गया था - रॉकफेलर विश्वविद्यालय में माइकल यंग की प्रयोगशाला और ब्रैंडिस विश्वविद्यालय में, जहां रोसबाश और हॉल ने काम किया। भविष्य में, तीनों ने एक दूसरे के शोध के पूरक, इस विषय में रुचि नहीं खोई। वैज्ञानिकों ने पाया है कि "अतालता" के मस्तिष्क में जीन की एक सामान्य प्रतिलिपि की शुरूआत एक उत्परिवर्तन के साथ उड़ती है प्रति 0उनकी सर्कैडियन लय को पुनर्स्थापित करता है। आगे के अध्ययनों से पता चला है कि इस जीन की प्रतियों में वृद्धि से दैनिक चक्र छोटा हो जाता है, और उत्परिवर्तन जो प्रति प्रोटीन की गतिविधि में कमी की ओर ले जाते हैं, इसे लंबा कर देते हैं।

90 के दशक की शुरुआत में, यंग के कर्मचारियों को एक उत्परिवर्तन के साथ मक्खियाँ मिलीं कुसमय (टिम) टीआईएम प्रोटीन की पहचान ड्रोसोफिला सर्कैडियन रिदम के नियमन में प्रति भागीदार के रूप में की गई है। यह स्पष्ट किया जाना चाहिए कि यह प्रोटीन स्तनधारियों में काम नहीं करता है - इसका कार्य उपर्युक्त CRY द्वारा किया जाता है। PER-TIM जोड़ी मक्खियों में वही कार्य करती है जो PER-CRY जोड़ी मनुष्यों में करती है - मूल रूप से अपने स्वयं के प्रतिलेखन को दबाती है। अतालता उत्परिवर्ती का विश्लेषण जारी रखते हुए, हॉल और रोसबैश ने जीन पाया घड़ीऔर चक्र- बाद वाला BMAL1 कारक का एक माउस एनालॉग है और, CLOCK प्रोटीन के साथ मिलकर, जीन अभिव्यक्ति को सक्रिय करता है प्रतिऔर टिम. शोध के परिणामों के आधार पर, हॉल और रोसबाश ने उलटा नकारात्मक विनियमन का एक मॉडल प्रस्तावित किया, जिसे वर्तमान में स्वीकार किया जाता है।

सर्कैडियन रिदम के निर्माण में शामिल मुख्य प्रोटीन के अलावा, यंग की प्रयोगशाला में घड़ियों की "फाइन ट्यूनिंग" के लिए एक जीन की खोज की गई थी - दोगुना समय(डीबीटी), जिसका उत्पाद प्रति और टीआईएम की गतिविधि को नियंत्रित करता है।

अलग से, यह CRY प्रोटीन की खोज का उल्लेख करने योग्य है, जो स्तनधारियों में TIM की जगह लेता है। ड्रोसोफिला में भी यह प्रोटीन होता है, और इसे विशेष रूप से मक्खियों पर वर्णित किया गया था। यह पता चला कि यदि मक्खियों को अंधेरे से पहले तेज रोशनी से रोशन किया जाता है, तो उनका सर्कैडियन चक्र थोड़ा बदल जाता है (जाहिर है, यह मनुष्यों में भी काम करता है)। हॉल और रोसबैश की टीम ने पाया कि टीआईएम प्रोटीन प्रकाश संवेदनशील है और एक छोटी रोशनी नाड़ी से भी तेजी से नष्ट हो जाता है। घटना के स्पष्टीकरण की तलाश में, वैज्ञानिकों ने एक उत्परिवर्तन की पहचान की है रोंदु बच्चा, जिसने प्रकाश प्रभाव को रद्द कर दिया। फ्लाई क्राई जीन का विस्तृत अध्ययन (से क्रिप्टोक्रोम) ने दिखाया कि यह उस समय पहले से ज्ञात पौधों के सर्कैडियन फोटोरिसेप्टर के समान है। यह पता चला कि सीआरवाई प्रोटीन प्रकाश को मानता है, टीआईएम से बांधता है और बाद के विनाश में योगदान देता है, इस प्रकार "जागृति" चरण को बढ़ाता है। स्तनधारियों में, CRY एक TIM के रूप में कार्य करता है और एक फोटोरिसेप्टर नहीं है, लेकिन चूहों में, CRY को बंद करना, मक्खियों की तरह, नींद-जागने के चक्र में एक चरण बदलाव का कारण बनता है।