Wel of geen zomertijd; wat politici er ook van denken, onze interne klok trekt zich er weinig van aan. Complexe moleculen drijven de biologische klok aan en niet de mens zelf, hoe graag we dit ook zouden willen.

Ruim 24 uur loopt onze biologische klok. Circa diem heet dat in het Latijn, vandaar de naam circadiaanse klok. De belangrijkste radertjes van de klok bestaan uit de genen Clock, Bmal1, Period1 en 2 en Cryptochroom 1 en 2. De bijbehorende eiwitten dragen vergelijkbare namen: CLOCK, BMAL1, PER1, PER2, CRY1 en CRY2. De Cryptochroomgenen en de CRY-eiwitten zijn een Nederlandse ontdekking van 1999 uit de koker van Bert van der Horst, hoogleraar chronobiologie en gezondheid aan het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam.

'Bij bijna alle celprocessen zijn klokgenen betrokken'

Zo’n 10 tot 20 % van onze genen staan onder controle van de eiwitten van de circadiaanse klok’, zegt van der Horst. ‘Hierdoor kan de transcriptie van klokgestuurde genen op verschillende momenten van de dag pieken. Als je bedenkt dat de meeste processen in ons lichaam afhankelijk zijn van de activiteit van meerdere genen, dan is de kans groot dat er een gen bij betrokken is dat onder controle van de circadiaanse klok staat.’

Melanospine

Het opmerkelijke aan de biochemische reacties die samen de biologische klok vormen (zie onder) is dat ze ruim 24 uur in beslag nemen. Aanvankelijk fosforyleren de losse eiwitten PER en CRY in het cytoplasma, waarna het enzym 26S proteasoom ze via proteolyse afbreekt. Hierdoor stijgt de hoeveelheid PER- en CRY-eiwit in het cytoplasma maar langzaam. Pas in de middag is er voldoende PER- en CRY-eiwit voor de vorming van de PER/CRY-complexen die naar de kern migreren om daar voor remming te zorgen.

Het enige deel van de circadiaanse klok dat rechtstreeks onder invloed staat van licht is de nucleus suprachiasmaticus in de hersenen. De nucleus krijgt zijn signalen van een groepje ganglioncellen in het oog, zenuwcellen die de lichtgevoelige stof melanopsine bevatten. Het signaal van die cellen zorgt ervoor dat de productie van de PER-eiwitten op gang komt. Dit proces zet onze biologische klok ’s ochtends gelijk met de rotatietijd van de aarde. ‘Melanospine is gevoelig voor blauw licht, en dat is precies de reden waarom je ’s avonds niet meer naar je tablet of telefoon moet kijken’, zegt chronobioloog Van der Horst.

Zomertijd

Hoe zit het nu met de zomertijd? Van der Horst: ‘De circadiaanse klok blijft zichzelf gelijkzetten met de opkomst van de zon, terwijl onze wekker ons kunstmatig een uur te vroeg blijft wekken. Daarin schuilt het gevaar. Je leeft het gezondst als je dagindeling synchroon loopt met je biologische klok. Het zou daarom mooi zijn als 12 uur ’s middags het hele jaar door zo veel mogelijk samenvalt met de hoogste stand van de zon, zoals dat tijdens de wintertijd het geval is.’

Toelichting: Klokje rond

Onze dag begint, kort voor het ontwaken, met een piek in de productie van het eiwit BMAL1 in het cytoplasma. BMAL1 vormt, samen met het eiwit CLOCK, een heterodimeer dat de transcriptie van het Period-gen en de Cryptochroomgenen opvoert en dus ook de productie van PER en CRY. ’s Middags vormen die eiwitten het PER/CRY-complex, dat in de kern de werking van CLOCK/BMAL1 remt. Met die zogenoemde negatieve transcriptie-translatie-feedbackloop remmen PER en CRY hun eigen productie. Aan het eind van de dag degenereren al die eiwitten, waarna nieuwe CLOCK/BMAL1 heterodimeren de transcriptie van PER en CRY weer op gang brengen.