Cuanto más altas son las temperaturas, más rápidos son los procesos fisiológicos. Pero hay una excepción: el llamado reloj circadiano, que regula el ciclo sueño-vigilia en los organismos. Una pregunta fascinante para los científicos es por qué el reloj interno funciona casi sin cambios a pesar de las fluctuaciones de temperatura. Este es un fenómeno conocido como compensación de temperatura. Los estudios indican que diferentes mecanismos moleculares contribuyen a ello. Un equipo de biólogos encabezado por el Prof. Ralf Stanewsky de la Universidad de Münster (Alemania), y en colaboración con equipos de la Universidad de Dalhousie en Canadá y la Universidad de Mainz en Alemania, ha encontrado una pieza importante en el rompecabezas que proporciona una respuesta a esta pregunta. Los resultados de su trabajo han sido publicados en la revista “Biología actual”.
El equipo descubrió una mutación puntual en la mosca de la fruta. Drosophila melanogaster lo que conduce a un alargamiento dependiente de la temperatura de los períodos del reloj circadiano. Se encuentra en un «gen de reloj» central conocido como «período” (por). Moscas que tienen esto PERI530A La mutación muestra un ritmo normal de sueño y vigilia de 24 horas a 18 grados centígrados. Por el contrario, a 29 grados centígrados, el reloj interno funciona unas cinco horas más lento, es decir, dura 29 horas. Este alargamiento de los períodos afecta también a la expresión, es decir, a la actividad, del gen del período en las neuronas reloj del cerebro.
Normalmente, la proteína en cuestión (PERÍODO) se cambia químicamente gradualmente en el transcurso de 24 horas, específicamente, se fosforila. Después de la fosforilación máxima, se degrada. Aquí, también, este proceso es normalmente el mismo a temperaturas entre 18 y 29 grados centígrados, a las que las moscas de la fruta están activas. Como demostraron los investigadores, la fosforilación ocurre de manera normal en el PERI530A mutante a 18 grados centígrados pero disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto conduce a una estabilización de la proteína «PERÍODO» a temperaturas más cálidas.
La mutación estudiada por el equipo afecta a la llamada señal de exportación nuclear (NES), que también se presenta de esta forma en los genes del período de los mamíferos y desempeña un papel en el transporte de las proteínas PERIOD fuera del núcleo celular. No se conocía previamente ninguna función biológica de esta exportación desde el núcleo celular. El estudio actual muestra que la mutación conduce a una retención prolongada de la proteína PERIOD en el núcleo celular de las neuronas del reloj central, y nuevamente, solo a temperaturas más altas. «Por lo tanto, asumimos», dice Ralf Stanewsky, «que la exportación de la proteína desde el núcleo celular juega un papel importante en la compensación de la temperatura, al menos en lo que respecta a la mosca de la fruta».
Método utilizado
En sus investigaciones, los científicos utilizaron mutantes de mosca de la fruta con una modificación en el período gen (PERI530A) que habían producido utilizando modernos métodos de genética molecular (mutagénesis CRISPR/Cas9 y recombinación homóloga). Luego, estos animales fueron evaluados para ver si su ciclo de sueño y vigilia y, como resultado, su actividad de carrera, diferían, dependiendo de la temperatura ambiente. Usando una variedad de métodos, los investigadores visualizaron los genes del reloj y su actividad en las neuronas del cerebro. Una de las cosas que usaron fue un nuevo método llamado Bioluminiscencia localmente activable (LABL) que el equipo de Münster había desarrollado en colaboración con investigadores en Canadá. Este método de bioluminiscencia permite medir, en moscas vivas, la expresión génica rítmica en las neuronas reloj, que solo constituyen una fracción de todas las neuronas cerebrales.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Munster. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
