Sirkadiyen ritmin altında yatan biyolojik sürece basitleştirilmiş bir genel bakış:
1. Saat Genleri :Sirkadiyen saat esas olarak saat proteinlerini kodlayan bir dizi saat geni tarafından kontrol edilir. Bu genler Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 ve Cry2 gibi çekirdek saat genlerini içerir.
2. Transkripsiyon-Çeviri Geri Bildirim Döngüsü :Saat genleri, kendi ifadelerini düzenleyen bir transkripsiyonel-translasyonel geri bildirim döngüsünde yer alır. Clock ve Bmal1 proteinleri Per ve Cry genlerinin transkripsiyonunu dimerize eder ve aktive eder. PER ve CRY proteinleri sitoplazmada birikir ve yavaş yavaş çekirdeğe doğru yer değiştirir. Çekirdekte Clock-Bmal1 aktivitesini inhibe ederek kendi transkripsiyonlarını baskılarlar. Bu negatif geri besleme döngüsü, saat geni ifadesinin ritmik bir salınımını üretir.
3. Çeviri Sonrası Değişiklikler :Fosforilasyon ve her yerde bulunma gibi translasyon sonrası modifikasyonlar, saat proteini stabilitesinin, aktivitesinin ve etkileşimlerinin düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynar. Bu değişiklikler sirkadiyen saatin ritmine ve çevresel ipuçlarına verdiği tepkiye ince ayar yapıyor.
4. Işık Girişi ve Senkronizasyon :Sirkadiyen saat, memelilerdeki ışığa duyarlı birincil yapı olan retina aracılığıyla dış ortamla, özellikle de aydınlık-karanlık döngüsüyle senkronize edilir. Fotopigmentler (melanopsin) içeren özelleşmiş retinal ganglion hücreleri, ışık sinyallerini hipotalamustaki suprakiazmatik çekirdeğe (SCN) iletir. SCN, merkezi sirkadiyen kalp pili olarak görev yapar ve vücuttaki çevresel saatleri senkronize eder.
5. Çıktı Yolları ve Fizyolojik Düzenleme :Sirkadiyen saat, gen ifadesi, hormon salınımı ve sinirsel sinyallemeyi içeren çıktı yolları aracılığıyla çok çeşitli fizyolojik süreçleri düzenler. Uyku-uyanıklık döngülerini, vücut ısısındaki dalgalanmaları, metabolik fonksiyonları, hormon salgılanmasını ve diğer birçok ritmik süreci kontrol eder.
6. Çevresel Saatler :SCN'deki merkezi saate ek olarak çoğu çevresel doku ve organın kendi sirkadiyen saatleri vardır. Bu çevresel saatler, merkezi saat ile senkronizedir ancak aynı zamanda sıcaklık değişiklikleri ve besin mevcudiyeti dahil olmak üzere yerel ipuçlarının yönlendirdiği dokuya özgü ritimler de sergileyebilir.
Karmaşık moleküler mekanizmaları ve dış işaretlerle senkronizasyonu ile sirkadiyen saat, organizmaların günlük çevresel değişiklikleri öngörmesine ve bunlara uyum sağlamasına, fizyolojik süreçleri optimize etmesine ve genel homeostazisi ve refahı sürdürmesine olanak tanır.