Algunas actividades corporales, como dormir, por ejemplo, ocurren principalmente una vez cada 24 horas; siguen un ritmo circadiano. Otras funciones corporales, como la temperatura corporal, el rendimiento cognitivo y la presión arterial, presentan un ciclo adicional de 12 horas, pero pococonocido sobre la base biológica de su ritmo. Un equipo de científicos de varias instituciones, incluido el Baylor College of Medicine, ha revelado que, además de los relojes de 24 horas, los mamíferos y otros organismos tienen relojes de 12 horas que son autónomos, trabajan independientementede relojes de 24 horas y puede modificarse por factores externos. Estudiar relojes de 12 horas es importante porque los ciclos de 12 horas alterados se han relacionado con enfermedades humanas. El estudio aparece en metabolismo celular .
"Nuestro laboratorio ha estado trabajando en cómo se regulan los ciclos de 24 horas, y nosotros y otros hemos demostrado que alterar estos relojes puede conducir a enfermedades del metabolismo", dijo el autor principal, el Dr. Bert O'Malley, presidente y profesor deBiología molecular y celular y Thomas C. Thompson, Cátedra de Biología Celular en el Baylor College of Medicine. "Por ejemplo, la evidencia experimental muestra que los trabajadores nocturnos que cambian periódicamente sus turnos nocturnos y diurnos o las personas que viajan al extranjero a menudo alteran sus ciclos de sueño,y esto parece hacerlos propensos a aumentar de peso y desarrollar diabetes y otras alteraciones del metabolismo que pueden conducir a la enfermedad. No es una buena idea alterar el ritmo circadiano de forma regular ".
Además de las actividades fisiológicas que realizan ciclos cada 24 horas, los mamíferos y otros organismos tienen actividades que se repiten cada 12 horas. Por ejemplo, se ha informado que la presión arterial, la temperatura corporal, los niveles hormonales y la respuesta a la terapia fluctúan en 12 horasciclos. Además, los ciclos alterados de 12 horas se han asociado con enfermedades humanas. Otros investigadores habían identificado unos 200 genes que se activan en ciclos de 12 horas. En este estudio, O'Malley y sus colegas se propusieron determinar si habíaun mayor número de genes de 12 horas y si sus ciclos siguieron la definición de un reloj biológico, es decir, si funcionaron de manera autónoma y su oscilación podría ser ajustada por el entorno.
Matemáticas y biología para identificar los relojes internos del cuerpo
El Dr. Bokai Zhu, primer autor de este estudio y becario postdoctoral en el laboratorio O'Malley, realizó análisis biológicos para determinar la actividad de miles de genes de ratones a tiempo. Luego, el coautor Dr. Clifford Dacso, profesorde biología molecular y celular en Baylor College of Medicine, y el coautor y matemático Dr. Athanasios Antoulas, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Rice, aplicó análisis matemáticos a estos datos biológicos.
"Nos sorprendió identificar más de 3.000 genes que se expresaron siguiendo ritmos de 12 horas. Una gran parte de estos genes se superpuso a las actividades genéticas ya conocidas de 24 horas", dijo Zhu.
El reloj de 12 horas es autónomo y se puede sincronizar mediante señales externas
El trabajo adicional demostró que los ritmos de actividad genética de 12 horas funcionan como relojes biológicos. Se producen de forma regular y autónoma en las células, y su oscilación puede sincronizarse mediante ciertos estímulos externos. O'Malley y sus colegas descubrieron que los relojes de 12 horasson independientes de los relojes de 24 horas. Cuando eliminaron experimentalmente un reloj de 24 horas, los relojes de 12 horas continuaron 'marcando'. Además, las señales externas que pueden sincronizar relojes de 24 horas, como la luz solar, no afectan las 12 horasrelojes.
"De todos los genes que analizamos, se destacaron dos conjuntos con ciclos de 12 horas; los relacionados con el control y el procesamiento de la calidad de las proteínas, que se producen principalmente en una estructura celular llamada retículo endoplásmico, y los relacionados con el suministro de energía de la célula, que involucra a las mitocondrias ", dijo Zhu." Las actividades del retículo endoplásmico y las mitocondrias dependen unas de otras, y hemos demostrado aquí que los genes de 12 horas en el retículo endoplásmico están sincronizados con los genes de 12 horas en las mitocondrias., que proporcionan la energía necesaria para el procesamiento de proteínas ".
"Además, descubrimos que ciertas afecciones hepáticas están asociadas con la alteración de la expresión génica de 12 horas en ratones. Anticipamos que el estudio adicional de los ciclos de 12 horas podría brindar oportunidades para mejorar la prevención o el tratamiento de enfermedades del hígado yotros órganos en el futuro ", dijo O'Malley.
Otros contribuyentes a este trabajo incluyen Qiang Zhang, Yinghong Pan, Emily M. Mace y Brian York. Los autores están afiliados a una o más de las siguientes instituciones: Baylor College of Medicine, Rice University, la Universidad de Houston y MaxInstituto Planck.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud U24 DK097748 y R01 HD07857, la Fundación Brockman, el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio, Peter J. Fluor Family Fund, Philip J. Carroll, Jr. Professorship, Joyce Family Foundation, la National Science Foundation Grant CCF-1320866 y la German Science Foundation Grant AN-693 / 1-1.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :