Biología

Jet lag, una cuestión de reacciones químicas en las células

(NC&T) Los relojes circadianos regulan la duración de las funciones biológicas en casi todos los organismos superiores. La nueva investigación explica los mecanismos biológicos ocultos detrás de la maquinaria con la que los relojes circadianos captan la luz a través de un proceso que transfiere energía de la luz hacia las reacciones químicas en las células.

Los relojes circadianos en las células responden a diferencias en la iluminación entre el día y la noche, y por lo tanto permiten a los organismos anticipar cambios en el ambiente regulando el ritmo de su metabolismo para ajustarlo a este ciclo diario. Los relojes ejercen una función en muchos procesos: regulan cuándo las plantas con flores abren sus pétalos por la mañana y los cierran al anochecer; o establecen cuándo los hongos liberan sus esporas para maximizar el éxito reproductivo. En los seres humanos, los relojes son responsables de que nos sintamos somnolientos por la noche y despiertos de día, y controlan además muchas funciones principales de regulación. La alteración de los ciclos circadianos puede causar el jet lag, enfermedades mentales e incluso algunas formas de cáncer.

Estos relojes han sido conservados con relativamente pocos cambios en todos los organismos, pese a la separación de varios cientos de millones de años de evolución entre algunos de ellos.

El estudio reveló cómo un hongo (Neurospora crassa) emplea los sensores de luz de los relojes circadianos para controlar la producción de carotenoides, los cuales proporcionan protección contra los daños que causa la radiación ultravioleta solar, con el fin de comenzar dicha producción tan pronto amanece. Los investigadores estudiaron una proteína llamada Vivid, la cual contiene un cromóforo (un grupo molecular que absorbe luz). El cromóforo captura un fotón o partícula de luz, y la energía capturada de la luz dispara una serie de interacciones que tienen como resultado ciertos cambios en la superficie de la proteína Vivid. Estos cambios estructurales en la superficie de la proteína provocan una cascada de eventos que afectan a la expresión de genes, entre ellos los que activan o desactivan la producción de carotenoides.

Proteína Vivid
La proteína Vivid es fundamental en el reloj circadiano. (Foto: Cornell U.)
Al sustituir un solo átomo (azufre u oxígeno) en la superficie de la proteína Vivid, los investigadores fueron capaces de apagar la cadena de eventos y evitar los cambios estructurales en la superficie de la proteína, alterando por tanto la regulación de la producción de carotenoides.

Los científicos pueden demostrar ahora que este cambio en la proteína está relacionado directamente con su función en el organismo.

El reloj circadiano permite al hongo regular y producir carotenoides sólo cuando los necesita para protegerse de los rayos solares. Un "interruptor" similar puede ser el principal responsable en la regulación del ciclo humano del sueño.


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