Zirkadiane Rhythmen: Der Mechanismus der inneren Uhr erklärt

Zirkadiane Rhythmen sind endogene ~24-Stunden-Zyklen, die Physiologie und Verhalten regulieren. Der Kernmechanismus ist die zirkadiane Uhr – ein Gen-Protein-Netzwerk, das rhythmische Expression erzeugt.

Wichtige Komponenten

1. Uhrgene: Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1, Cry2 kodieren Uhrproteine.
2. Transkriptions-Translations-Feedback-Schleife: CLOCK/BMAL1 aktivieren Per/Cry-Transkription; PER/CRY-Proteine hemmen CLOCK/BMAL1, was Schwingung erzeugt.
3. Posttranslationale Modifikationen: Phosphorylierung, Ubiquitinierung feinjustieren Proteinstabilität und Rhythmus.
4. Lichteingang & Synchronisation: Netzhaut-Melanopsin-Signale an den suprachiasmatischen Kern (SCN), den Hauptschrittmacher, der periphere Uhren synchronisiert.
5. Ausgabewege: Regulieren Schlaf-Wach, Temperatur, Stoffwechsel, Hormone über Genexpression und neuronale Signale.
6. Periphere Uhren: Die meisten Gewebe haben lokale Uhren, die an den SCN gekoppelt sind, aber auf lokale Hinweise (Temperatur, Nährstoffe) reagieren.

Dieses System ermöglicht die Antizipation täglicher Veränderungen und optimiert die Homöostase.