Fue un rompecabezas sobre pájaros.
Se sabe que las aves migratorias dependen del campo magnético de la Tierra para ayudarlas a navegar por el globo. Y se sospechaba que una proteína llamada criptocromo, que es sensible a la luz azul, estaba haciendo posible que las aves hicieran esto.
Sin embargo, también se sabe que muchos de estos animales migran de noche cuando no hay mucha luz disponible. Por lo tanto, no estaba claro cómo funcionaría el criptocromo en estas condiciones en las aves.
Sin embargo, un nuevo estudio dirigido por UT Southwestern Medical Center en colaboración con SMU Universidad Metodista del Sur puede haber descubierto la respuesta a ese rompecabezas.
Los investigadores descubrieron que los criptocromos de las aves migratorias han desarrollado un mecanismo que mejora su capacidad de responder a la luz, lo que les permite detectar y responder a los campos magnéticos.
"Pudimos demostrar que la proteína criptocromo es extremadamente eficiente para recolectar y responder a bajos niveles de luz", dijo el químico de SMU Brian D. Zoltowski, uno de los autores principales de un nuevo estudio sobre los hallazgos ".El resultado de esta investigación es que ahora entendemos cómo los criptocromos de vertebrados pueden responder a intensidades de luz muy bajas y funcionar en condiciones nocturnas ".
El estudio fue publicado en la revista PNAS en septiembre
Los criptocromos se encuentran tanto en plantas como en animales y son responsables de los ritmos circadianos en varias especies. En las aves, los científicos se centraron específicamente en aprender más sobre una proteína ocular inusual llamada CRY4, que es parte de una clase de criptocromos.
El laboratorio de Joseph Takahashi, un experto en ritmos circadianos del UT Southwestern Medical Center, trabajó con otros científicos de UT Southwestern para purificar y resolver la estructura cristalina de la proteína, la primera estructura atómica de una molécula criptocromática fotoactiva de un vertebrado.El laboratorio de Brian Zoltowski, un experto en fotorreceptores de luz azul, estudió la eficiencia de las reacciones impulsadas por la luz, identificando una vía única para las proteínas CRY4 que facilita la función en condiciones de poca luz.
"Aunque en las plantas e insectos, se sabe que los criptocromos son fotoactivos, lo que significa que reaccionan a la luz solar. Entre los vertebrados se sabe mucho menos, y la mayoría de los criptocromos de vertebrados no parecen ser fotoactivos", dijo Takahashi, presidente de neurocienciaen UT Southwestern y un investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Esta fotosensibilidad y la posibilidad de que CRY4 se vea afectado por el campo magnético hacen de este criptocromo específico una molécula muy interesante".
Los investigadores tomaron una muestra del CRY4 de una paloma y crecieron cristales de la proteína. Luego expusieron los cristales a rayos X, lo que les permitió mapear la ubicación de todos los átomos en la proteína.
Y aunque las palomas no son aves canoras migratorias nocturnas, las secuencias de sus proteínas CRY4 son muy similares, anotó el estudio.
"Estas estructuras nos permiten visualizar a escala atómica cómo funcionan estas proteínas y comprender cómo pueden usar la luz azul para detectar campos magnéticos", dijo Zoltowski, profesor asociado de química en el Colegio de Ciencias y Humanidades Dedman de SMU.Las nuevas estructuras también proporcionan el primer detalle a nivel atómico de cómo funcionan estas proteínas, abriendo la puerta a estudios más detallados sobre criptocromos en organismos migratorios ".
En el estudio, los investigadores descubrieron cambios inusuales en regiones clave de la estructura de la proteína que pueden mejorar su capacidad de recoger luz de su entorno.
"Los criptocromos funcionan al absorber un fotón de luz, lo que hace que un electrón se mueva a través de una secuencia de aminoácidos. Estos aminoácidos generalmente consisten en una cadena de 3 o 4 sitios que actúan como un cable a través del cual pueden pasar los electrones".explicó Zoltowski. "Pero en las palomas, se identificó que esta cadena puede extenderse para contener 5 sitios".
Esta mutación de la cadena de electrones en las palomas hace que el criptocromo sea menos dependiente de que el entorno de un ave tenga mucha luz para que la proteína se active.
"Las aves han desarrollado un mecanismo para mejorar la eficiencia. Entonces, incluso cuando hay muy poca luz alrededor, tienen suficiente señal generada para migrar", dijo Zoltowski.
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Materiales proporcionado por Universidad Metodista del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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