La enzima Nocturnina, que regula las tareas diarias, como el metabolismo de las grasas y el uso de energía, funciona de una manera completamente diferente de lo que se pensaba anteriormente, informó un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton. El mecanismo recientemente descubierto revela el vínculo molecular entre las fluctuaciones diarias de la enzimay su papel regulador de la energía en el cuerpo, según un estudio publicado esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .
"La comprensión de que Nocturnin funciona de esta manera guiará nuestro pensamiento sobre el sueño, el estrés oxidativo y el metabolismo, y eventualmente puede servir como un paso para encontrar mejores tratamientos para las enfermedades metabólicas", dijo Alexei Korennykh, profesor asociado de biología molecular enPrinceton, quien dirigió el trabajo.
Nocturnin es parte del reloj circadiano que altera el metabolismo y el comportamiento de los organismos vivos para satisfacer las necesidades del cuerpo en diferentes momentos del día. Por ejemplo, los niveles de Nocturnin fluctúan durante todo el día, alcanzando un pico dramático cuando el cuerpo se despierta por primera vez.también es un regulador crítico del metabolismo; en comparación con los ratones normales, los ratones que carecen de la enzima producen menos insulina, están protegidos contra la enfermedad del hígado graso y son menos susceptibles al aumento de peso.
Sin embargo, la función precisa de Nocturnin dentro de las células no ha quedado clara. Durante muchos años, se pensó que la enzima activaba y desactivaba el metabolismo celular al degradar ciertos mensajes celulares hechos de ácido ribonucleico o ARNm. El año pasado, sin embargo, tres gruposde investigadores, un grupo de la Universidad de Michigan, un grupo de la Universidad de Minnesota y el equipo de Korennykh, descubrieron que Nocturnin es incapaz de degradar los ARN.
Para descubrir cómo Nocturnin puede tener efectos tan grandes en el metabolismo del cuerpo, Korennykh se asoció con Joshua Rabinowitz de Princeton, profesor de química y el Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa, y Paul Schedl, profesor de biología molecular.El estudio fue dirigido por el asociado de investigación postdoctoral Michael Estrella y el estudiante graduado Jin Du en el laboratorio Alexei, y el asociado de investigación postdoctoral Li Chen en el laboratorio Rabinowitz.
Utilizando métodos iniciados por Rabinowitz para detectar la presencia de metabolitos en los tejidos, los investigadores descubrieron que Nocturnin desempeña un papel mucho más directo en el metabolismo de lo que se apreciaba anteriormente. En lugar de degradar los ARNm, la enzima regula metabolitos específicos que ayudan a la producción de energía y protegen las célulasdel daño. El estudio determinó que Nocturnin se encuentra en las estructuras productoras de energía de la célula, las mitocondrias, lo que sugiere que aquí es donde la enzima realiza su función.
El equipo descubrió que Nocturnin elimina un grupo fosfato de dos moléculas importantes en el metabolismo, llamadas NADP + y NADPH. Estas moléculas le permiten a la célula modular los niveles de especies reactivas de oxígeno, que funcionan como agentes dañinos que causan daño y como moléculas de señalización que controlanmetabolismo y almacenamiento de grasa. Los investigadores concluyen que Nocturnin es la primera enzima conocida que realiza esta reacción en NADP + y NADPH dentro de las mitocondrias.
La eliminación de grupos fosfato de NADP + y NADPH produce dos moléculas diferentes pero igualmente importantes, NAD + y NADH, que son esenciales para la función de las enzimas metabólicas, las máquinas moleculares que producen energía al descomponer biomoléculas ricas en energía como la glucosa.
La regulación ascendente de Nocturnin cuando un animal se despierta por primera vez podría acelerar la producción de energía del cuerpo al proporcionar más NAD + y NADH ". Es tentador proponer que una función fisiológica de Nocturnin podría ser maximizar el NAD + y NADH disponibles para la generación de energía enuna búsqueda de comida, usando el nivel elevado de azúcar en la sangre que tienen los animales al despertar ", dijo Korennykh.
Korennykh y sus colegas también descifraron la estructura cristalina de la Nocturnina humana unida a NADPH, mostrando a nivel atómico cómo se produce la reacción mediada por Nocturnina. NADPH encaja perfectamente en el sitio activo de Nocturnina para que la enzima pueda eliminar fácilmente el grupo fosfato de la molécula.
Finalmente, los investigadores determinaron que la versión de la mosca de la fruta de Nocturnin, conocida como Curled, tampoco es capaz de escindir el ARN. En cambio, Curled usa el mismo mecanismo que la Nocturnina humana y se dirige a NADP + y NADPH. El gen Curled se describió por primera vez sobre 100Hace años por Thomas Hunt Morgan, el genetista pionero que ganó un Premio Nobel por demostrar que los genes son transportados por los cromosomas. Aunque Curled ha sido estudiado por investigadores de moscas de la fruta desde entonces, su mecanismo bioquímico era un misterio hasta ahora.
"Nuestro trabajo muestra que incluso en la era de la genómica y la medicina personalizada, la biología básica aún no se comprende", dijo Korennykh. "En el ejemplo de Nocturnin and Curled, una vía que regulaba algunas de las moléculas más importantes en el metabolismo eraescondido a la vista durante los últimos 100 años "
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Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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