Nobelprijs 2017 naar chronobiologen

De Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde gaat dit jaar naar drie Amerikanen die moleculaire mechanismes van het circadiane ritme hebben ontrafeld. Jeffrey Hall, Michael Rosbash en Michael Young hebben duidelijk gemaakt hoe bepaalde genen elk etmaal op gezette tijden ‘aan’ en ‘uit’ gaan. Volgens het Nobelprijscomité heeft de chronobiologie sindsdien een vlucht genomen.

De meeste organismes op aarde hebben een interne biologische klok, die zorgt dat de fysiologische processen tijdens dag en nacht verschillend zijn. Deze klok kan van buiten worden bijgesteld door zogenaamde Zeitgebers. Licht is daarvan de belangrijkste. Die bijstelling is nodig omdat niet alle interne biologische klokken een ritme van 24 uur hebben, en omdat het afhangt van de plaats op aarde en het seizoen hoe dag en nacht zich verhouden. Het organisme zal zich daaraan moeten aanpassen om optimaal te kunnen functioneren.

Hall, Rosbash en Young deden hun werk vooral op fruitvliegen, waarbij in de jaren zeventig al mutanten waren ontdekt die afwijkende 24-uursritmes vertoonden. Een mutatie in een gen dat later het period-gen (PER) is genoemd, lag daaraan ten grondslag. De Amerikanen isoleerden en onderzochten dit gen. Zij vonden dat het samen met het zogenaamde timeless-gen (TIM) in de cel een negatieve feedbackcirkel vormde. De eiwitten die op basis van deze genen worden samengesteld remmen de transcriptie van het gen. Bij de werking van de biologische klok en vooral bij de bijstelling door zeitgebers zijn veel meer processen betrokken, maar de ontdekking van deze feedbackcirkel was voor groot belang voor de chronobiologie, zegt het Nobelprijscomité. Om een voorbeeld van een bijstelling door licht te geven: licht activeert een eiwit dat door het cryptochroomgen (CRY) wordt beschreven. Dat geactiveerde eiwit kan binden aan het TIM-eiwit, en zo van invloed zijn op de ontdekte feedbackcirkel.

In mensen zijn dergelijke feedbackcirkels ook beschreven, maar het is niet bekend hoe belangrijk deze voor het functioneren zijn. De chronobiologie staat desalniettemin ook bij humaan onderzoek al jaren in de belangstelling. Gezien de invloed van de biologische klok op onder meer slaap en hormonen zoals cortisol en insuline, herbergt dit onderzoeksveld belangrijke aanknopingspunten voor de behandeling van slaapstoornissen en metabole stoornissen.