Un nuevo estudio en células grasas ha revelado un mecanismo molecular que controla cómo las elecciones de estilo de vida y el entorno externo afectan la expresión génica. Este mecanismo incluye objetivos potenciales para los esfuerzos de descubrimiento de fármacos de próxima generación para tratar enfermedades metabólicas, como diabetes y obesidad.
Los investigadores rastrearon cómo cambia el epigenoma después de la exposición a largo plazo a temperaturas frías, y cómo esos cambios hacen que las células de grasa blanca que almacenan energía se conviertan en células de grasa de color marrón o "beige" que producen calor.
"Creemos que esta es la primera vez que alguien recopila datos para demostrar que hay dos pasos entre los estímulos ambientales y los cambios epigenéticos", dijo el profesor Juro Sakai de la Universidad de Tokio y la Universidad de Tohoku, un experto en epigenética.del metabolismo.
La expresión génica está regulada por la epigenética: patrones de señales químicas que están "por encima" de la secuencia génica. La secuencia génica de un individuo se determina en la concepción, pero el entorno externo y el estilo de vida de un individuo pueden cambiar la secuencia epigenética a lo largo de la vida, continuamentealterando la forma en que se expresan los genes. La comunidad científica ha sospechado durante mucho tiempo que puede haber un proceso gradual dentro de la célula para controlar las influencias ambientales en el epigenoma, pero no se han identificado previamente mecanismos moleculares específicos.
El temblor crea calor corporal a corto plazo al calentar los músculos, pero la termogénesis es el proceso químico por el cual las células de grasa marrón pueden usar lípidos grasa para crear calor para mantener el cuerpo caliente a largo plazo. La grasa marrón se considera más saludable.y no está asociado con las enfermedades metabólicas relacionadas con el exceso de grasa blanca.
Cuando los organismos están fríos durante mucho tiempo, el sistema nervioso simpático responde liberando adrenalina. Si las temperaturas frías persisten, esas señales de adrenalina eventualmente llegan a los glóbulos blancos. El primer paso de la vía de control epigenético ambiental es que la célula inicia un cambio específicoa un aminoácido en una proteína llamada JMJD1A y este JMJD1A alterado recluta otras proteínas. En el paso dos, este complejo de proteínas JMJD1A es reclutado a genes que inician la termogénesis y cambia su patrón epigenético para que sean activos. Esos cambios epigenéticos transforman las células grasas blancasen lo que los investigadores llaman "células de grasa beige", que realizan termogénesis como las células de grasa marrón.
Más células grasas beige y menos células grasas blancas podrían reducir los síntomas o los resultados negativos para la salud de enfermedades metabólicas como diabetes, obesidad. Aunque transformar las células grasas blancas en células grasas beige y aumentar la termogénesis es, naturalmente, una respuesta al estrés a la exposición crónica al frío que implica adrenalina, los investigadores informan que la misma transición de células grasas blancas a beige puede ser causada sin adrenalina o estrés por frío.
"Comprender cómo el medio ambiente influye en el metabolismo es científica, farmacológica y médicamente interesante. Nuestros próximos experimentos analizarán más de cerca las modificaciones epigenéticas dentro de la vía de señalización de la termogénesis para que podamos manipularlo", dijo Sakai.
Los medicamentos actuales para las enfermedades metabólicas se basan en hormonas sistémicas en todo el cuerpo o medicamentos que se dirigen a proteínas enteras. El equipo de investigación de Sakai imagina un futuro en el que las enfermedades metabólicas se puedan tratar atacando aminoácidos únicos.
La proteína JMJD1A está involucrada en una amplia variedad de otros procesos, incluyendo cáncer, infertilidad, renovación de células madre y determinación sexual de un embrión. Sin embargo, el equipo de investigación de Sakai ha descubierto sitios dentro de la secuencia de proteínas que son extremadamente específicos para controlar diferentesactividades de la proteína. Manipular esos aminoácidos específicos puede proporcionar objetivos farmacológicos de precisión.
El estudio publicado incluyó investigaciones con ratones y células de ratones. La exposición crónica al frío en humanos puede incluir vivir en lugares que a menudo son inferiores a 4 o C. Además de vivir en ambientes fríos, la termogénesis de la grasa marrón es esencial para los recién nacidos en cualquier parte del mundo a medida que se aclimatan a partir de los 37 o temperatura C en el útero a temperatura ambiente común de aproximadamente 23 o C.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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