Los científicos saben desde hace tiempo que los relojes circadianos, osciladores bioquímicos que controlan la fisiología, el metabolismo y el comportamiento en un ciclo de aproximadamente 24 horas, están presentes en todas las formas de vida, incluidos los animales, las plantas, los hongos y algunos tipos de bacterias., los mecanismos moleculares que "ejecutan" estos sistemas siguen siendo en gran medida desconocidos.
En un estudio publicado el 7 de septiembre en célula molecular , un equipo dirigido por el investigador de la Facultad de Medicina de Harvard Charles Weitz muestra que un conjunto de proteínas del reloj central se organizan en un puñado de máquinas moleculares que controlan el funcionamiento preciso de los ritmos circadianos.
Al proporcionar la primera visión estructural de la maquinaria del reloj, los resultados ofrecen un punto de partida para explicar cómo funcionan los relojes circadianos y comprender la variedad de afecciones que pueden desarrollarse, incluidos los trastornos del sueño, las aberraciones metabólicas y el cáncer, cuando algo ocurrela maquinaria del reloj sale mal
A fines de la década de 1990, Weitz, el Profesor Robert Henry Pfeiffer de Neurobiología en la Facultad de Medicina de Harvard e investigadores de otros laboratorios descubrieron varias proteínas clave involucradas en el sistema del reloj. Estas incluyen tres proteínas de período diferentes PER, dos proteínas criptocromas diferentesCRY y caseína quinasa-1 CK1. Cuando estas proteínas se acumulan dentro de las células y entran al núcleo celular, se unen a una proteína llamada CLOCK-BMAL1 que se une al ADN responsable de producir más PER y CRY.La acumulación de estas proteínas dentro del núcleo efectivamente detiene la producción de PER y CRY. Sin embargo, cuando los niveles de PER y CRY caen, el CLOCK-BMAL1 puede reanudar el trabajo sin problemas para que el ADN responsable de hacer PER y CRY pueda hacerlo.su trabajo
La finalización de este ciclo de retroalimentación: la producción de PER y CRY, su apego a CLOCK-BMAL1, el cierre de la producción de PER y CRY para que pueda comenzar de nuevo, lleva aproximadamente 24 horas, explica Weitz. La visión tradicional,Él agrega, es que estas proteínas ingresan al núcleo celular de forma independiente o en pequeños grupos para realizar diferentes trabajos. Los hallazgos del equipo de Weitz revelaron lo contrario.
Para determinar con precisión cómo estas proteínas podrían funcionar el tiempo, Weitz y sus colegas utilizaron una técnica de laboratorio que extrajo selectivamente proteínas de los núcleos de las células del ratón en el pico de retroalimentación negativa PER y CRY. Sus hallazgos arrojaron una sola proteína grandecomplejo que incorporó cada una de las seis proteínas importantes del reloj: las tres PER, dos CRY y CK1, junto con otras treinta proteínas accesorias. Además, el complejo de proteínas, que según la microscopía electrónica es casi esférico, se asoció con CLOCK-BMAL1, los experimentos mostraron.
Aunque sus experimentos iniciales se realizaron en hígados de ratones, órganos grandes con una fuerte concentración de proteínas diferentes, los experimentos en otros tejidos, incluidos los riñones y el cerebro, detectaron la presencia del mismo complejo de proteínas grandes. Los resultados sugieren que este complejo, que los investigadores denominaron el complejo PER, es universal en los tejidos de todo el cuerpo. También sugieren que las seis proteínas clave del reloj probablemente no operan individualmente; en cambio, parecen organizarse para trabajar en conjunto para ejecutar el reloj circadiano negativoBucle de retroalimentación.
Para determinar cuándo ocurre esta organización, los investigadores buscaron la presencia de las seis proteínas principales del reloj en el citoplasma, el líquido pegajoso dentro de una célula que rodea el núcleo y otros orgánulos. Allí, encontraron otros cuatro complejos compuestos por diferentes gruposde las seis proteínas, una con las seis, llamada complejo superior, y otras tres que faltan una o más de estas proteínas clave. Los investigadores plantearon la hipótesis de que estos complejos estaban en varios estados de ensamblaje, pero que las seis proteínas clave ingresaronnúcleo como grupo.
El complejo superior también tenía una séptima proteína llamada GAPVD1, conocida por otros estudios para ayudar a pastorear químicos a diferentes lugares dentro de las células. Aunque el papel de GAPVD1 en el reloj circadiano sigue siendo poco claro, dijo Weitz, experimentos en los que él y sus colegasrecortar esta proteína del complejo superior causó interrupción en el ciclo circadiano, una observación que sugiere que GAPVD1 juega un papel clave en el reloj.
Weitz advierte que la orquestación precisa realizada por esta constelación de proteínas en el funcionamiento del reloj del cuerpo aún no se ha descubierto. Sin embargo, dijo, aprender más sobre cómo interactúan estas proteínas ha dado a los investigadores una pista más clara sobre el funcionamiento interno del sistemaen general.
"El reloj circadiano es un sistema de cronometraje muy profundo que controla una gran parte de la fisiología y el comportamiento en todas las células del cuerpo para dar forma a múltiples procesos", dijo Weitz. "Cuanto más aprendemos sobre él, más enlaces tenemos"Llegaremos a ciertos tipos de enfermedades que hoy no son fácilmente susceptibles de tratamiento. Ahora que entendemos cómo se construyen estas máquinas moleculares, podemos comenzar a hacer preguntas sobre cómo funcionan ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :