Nuevos hallazgos relativos a la ciencia de los ritmos circadianos, cuya interrupción está vinculada con el desarrollo de enfermedades importantes como el cáncer y la diabetes, sugieren la presencia de un mecanismo previamente desconocido en nuestro ciclo biológico diario. Un nuevo proyecto con una financiación de 1,9 millones de dólares y soportado por el Instituto Nacional de Salud de los EE.UU explorará el enigmático role de una proteína no estructurada en la regulación de la función circadiana.
“No tenemos una idea exacta de lo que controla el reloj biológico en la célula porque no hemos estados viendo la historia completa”, dijo Jennifer Hurley, investigadora principal del proyecto y Richard Baruch profesor asistente de ciencias biológicas y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios en el Instituto Politécnico de Rensselaer. Comprender la historia completa permitirá el desarrollo de nuevos medicamientos y tratamientos que se puedan utilizar para corregir las alteraciones del ritmo circadiano, que están asociadas con las diabetes, el alzheimer y otras enfermedades.
El sistema circadiano comprende un conjunto de proteínas centrales “reloj” que anticipan los ciclos día/noche actuando a sí mismo como brazos “positivos” y “negativos” de ese reloj a lo largo de las 24 horas del día. Presente en toda forma de vida de la Tierra, este reloj biológico en última instancia crea oscilaciones diarias en los niveles de enzimas y hormonas que afectan a la función celular, su división y crecimiento, así como parámetros fisiológicos como la temperatura corporal y la respuesta inmunitaria.
El brazo positivo del oscilador es el mejor entendido de los dos. Produce una proteína que hace que hasta un 40 por ciento del Ácido ribonucleico (ARN) en la célula oscile o fluctúe en el transcurso de 24 horas. Por el contrario se ha pensado que el brazo “negativo” da como resultado una proteína que haría poco más que reprimir los efectos del “positivo”.
Las investigaciones realizadas durante las últimas dos décadas, y que han llevado a la concesión del premio nobel de medicina en 2017, ha insinuado una actividad circadiana adicional de origen desconocido. Hurley dice que el brazo negativo es el primer sospechoso. La evidencia viene en forma de datos a gran escala recopilados por Hurley del ARN y proteínas del hongo Neurospora. Las proteínas se producen en base a las instrucciones del brazo “positivo”, y si este fuera el único origen de la actividad circadiana, los niveles de proteínas fúngicas solo oscilarían en proporción con los niveles de ARN. Pero eso no es lo que Hurley encontró.
“En los datos que publicamos recientemente en Cell System, cuando observamos las oscilaciones del ARN y la comparamos con las oscilaciones de la proteína, no se alinean”, explica Hurley. “Nuestros datos muestran que existe una discrepancia en que el 40% de la proteína está oscilando, aunque el ARN correspondiente no lo está. Nuestra teoría es que la fuente de esta proteína oscilante debe ser algo que tiene que ver con el brazo “negativo”.
La investigación de Hurley estudiará las funciones asociadas con el brazo “negativo” en Neurospora y macrófagos, células producidas por el sistema inmunológico. El brazo «negativo» es de particular interés porque es una proteína no estructurada, o «intrínsecamente desordenada», lo que significa que puede cambiar de forma y, por lo tanto, de interacciones con el tiempo. El cambio en las interacciones entre el brazo «negativo» y otras proteínas podría hacer que la creación o destrucción de esas proteínas, por lo demás estables, oscile, lo que explica la discrepancia observada en los datos a gran escala.
«Durante las últimas dos décadas, los investigadores han estado centrados en el ARN para evaluar los sistemas circadianos y si este no oscilaba no se consideraba importante. Ahora, al mirar más allá del ARN y contemplar los sistemas a nivel de proteína, sabemos que alrededor del 40 por ciento del proteína que no son el ARN oscilan. ¡El cuarenta por ciento es mucha biología que se puede perder!» concluye Hurley.
Créditos Imagen Portada: Rensselaer
