Los relojes biológicos

"Los relojes biológicos constituyen la relación más íntima entre el hombre y el universo.", Albert Einstein

16 de octubre, 2017

Antonio G Trejo

“Los relojes biológicos constituyen la relación más íntima entre el hombre y el universo.”, Albert Einstein

La mañana del 2 de octubre Thomas Perlman, Secretario General del Comité del Premio Nobel hizo el anuncio oficial de la adjudicación del Premio Nobel de Medicina y Fisiología y además llamó a los galardonados para comunicarles la decisión. Los recipientes, Jeffrey Hall y Michael Rosbash de la Brandeis University y Michael Young de la Rockefeller University fueron premiados por sus importantes descubrimientos en el campo de los relojes biológicos (también llamados ritmos circadianos o ritmos biológicos, indistintamente). Cada uno de ellos lleva más de 25 años de trabajar en ese tema, habiendo utilizado a la Drosophila melanogaster (mosquita de la fruta) como modelo experimental. Los relojes o ciclos biológicos se podrían definir como: una serie de reacciones que se realizan con cierta periodicidad en nuestra vida diaria, donde la secuencia de reacciones es controlada por enzimas, (moléculas proteicas con funciones altamente especificas) cuya biosíntesis está bajo el control de los ácidos nucleicos ADN y ARN. Las células no sintetizan las mismas enzimas todo el tiempo, solo las que van a utilizarse en ese preciso momento; es decir: no se van a producir enzimas degradadoras de azúcares cuando no hay azúcares que necesiten ser degradados. El flujo de la información para la síntesis de las proteínas es el siguiente:

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Los ciclos biológicos más notorios son: el del sueño, el de la depresión, el del apetito/saciedad, etc. Los tres investigadores localizaron y aislaron el gene period por separado y definieron su función como el regulador de los ciclos biológicos expresados como la biosíntesis de las proteínas requeridas en un preciso instante¹. Este descubrimiento abrió la puerta para otros hallazgos que resultaron sorprendentes al comprobarse que el gene period tenía las mismas características y funciones en los ratones y aún en el mismo ser humano. Esto es asombroso porque el mismo gene posee la misma información en los insectos que en los mamiferos², algo verdaderamente inusitado que justifica la importancia y la sensibilidad de este sistema que parece no haber sufrido cambios en la escala evolutiva.

Posteriormente, el Dr. Young descubrió otros genes reguladores como timeless que funcionan como controladores de period, en efecto; es el control del control que funciona en plantas, animales, insectos y microorganismos³.

El diseño experimental fue muy simple, obtuvieron un mutante de la mosquita que carecía de control, no dormía, no comía ni realizaba sus funciones en los horarios habituales, estaba totalmente fuera de control en cuanto a la periodicidad de las mismas; a esta mutante le llamaremos Prima. Acto seguido, analizaron las proteínas y obtuvieron la secuencia de aminoácidos de cada una; después siguieron obteniendo mutantes hasta detectar cuales estaban desajustadas en las funciones del sueño, la pérdida del apetito y la capacidad de vuelo, hasta tener bien caracterizadas cada una de las mutantes y sus comportamientos. Posteriormente, procedieron a localizar cada uno de los genes involucrados, aislarlos, purificarlos e inyectarlos en las mutantes Prima originales que presentaban un absoluto descontrol en todas sus funciones. Las mosquitas mutantes Prima recuperaron el orden de sus funciones, comían, dormían, etc. conforme a sus tiempos normales.

El diseño experimental es simple, pero es un trabajo enorme la manipulación de las mutantes, el mantenerlas en cultivo en condiciones experimentales, recordemos que el DNA es extraído de los cerebros de las mosquitas, se requiere gran destreza para dominar esta técnica. El mismo diseño experimental se utilizó en los ratones.

Estos resultados sientan las bases para resolver nuevas incógnitas como: ¿para qué sirve el sueño?, ¿cómo se afectan los patrones del sueño? ¿cómo se vuelve a la normalidad?; las mismas preguntas pueden considerarse para otras actividades como el apetito, la saciedad y otros comportamientos y/o actividades que afectan a los humanos. También existe la posibilidad de modificar enfermedades y alteraciones que han sido promovidos por un desajuste molecular de nuestras funciones. En teoría, todos los seres vivos debemos vivir en el equilibrio, para ello hemos sido dotados, solo que algunas veces necesitamos un ajuste.

Los hallazgos de estos tres investigadores representan un logro espectacular y constituyen el inicio de una nueva etapa de la neurobiología que sin duda traerá soluciones positivas para las generaciones futuras.

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Referencias

Offord, Catherine., Giants of Circadian Biology Win Nobel Prize. The Scientist. October 2, 2017.
Taylor, Ashley., Q&A with Michael Young, Nobel Laureate. The Scientist. October 2, 2017
Williams, C. P. Sarah., Around the Clock. Howard Hughes Medical Institute Bulletin. 2014. Vol. 27, No. 21.

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