EL MERCURIO
Neurobiología:

Lilian Duery A.

Científicos filmaron el ciclo sueño-vigilia en una célula viva

Viernes 20 de enero de 2006


Los científicos se preguntan cuántos cronómetros más componen el ciclo
biólogico para que cada componente de una célula interactúe con su
núcleo en el momento preciso.

Investigadores de EE.UU. descubrieron un nuevo cronómetro al interior
de las células, con genes que se apagan y activan según indicaciones
de dos proteínas clave.

Nadie había logrado, hasta ahora, "etiquetar" componentes de nuestro
reloj biológico para rastrearlos en el tiempo y ver cómo operan en una
sola célula.

Y se logró. En vez de cuadros congelados en moscas muertas,
científicos de la Universidad Rockefeller obtuvieron una película con
acción y suspenso.

Aunque fugaz y con cortes, completaron el filme del ciclo
sueño-vigilia, con dos proteínas clave que participan en tan crucial
evento para el humano y el resto de los seres vivos.

Avanzaron en el conocimiento del ciclo circadiano, el gran reloj
biológico, el "tic tac" que también regula el metabolismo, la división
celular y la producción de hormonas.

Descubrieron un nuevo reloj al interior del gran reloj que establece
el ciclo circadiano.

Consiguieron tal avance usando una compleja y poco usada técnica, la
"Transferencia de energía de resonancia de fluorescencia" (FRET).

Inventada en 1948, mide las interacciones entre las proteínas,
indentificándolas por fluorescencia y midiendo cómo reaccionan a
distintas longitudes de onda lumínicas.

El viejo modelo se transformó en uno ideal para identificar la red de
genes y proteínas que mantienen nuestro sofisticado reloj biológico.

El estudio fue publicado la semana pasada en la revista "Science".

Los investigadores miraron, con resolución nunca antes alcanzada, cómo
proteínas clave marcan el ritmo diario del reloj interno de una célula
viva: el ciclo sueño-vigilia en tiempo real.

En el nivel más básico, ese ritmo es regido por una decena de genes
conocidos, similares tanto en humanos como animales.

En moscas, dos de esos genes fabrican las proteínas "Período" e
"Infinito" que fluctúan en un circuito de retroacción negativa que
demora 24 horas en concluir. Repuntan su acción, se degradan y
desaparecen.

De noche, otros dos genes, "Reloj" y "Ciclo", estimulan la producción
de esas proteínas "Período" e "Infinito", las que empiezan a
acumularse en el citoplasma de la célula.

Los científícos creían que esas dos proteínas permanecían simplemente
ociosas en el citoplasma hasta chocar entre sí, enlazarse y entrar al
núcleo.

Luego de seis horas, ellos creían que esas proteínas se movían hacia
el núcleo, se inactivaban los genes que las producen y se degradaban.
Y el ciclo comenzaba de nuevo.

No es exactamente así. Hay genes que se apagan y prenden, pero
siguiendo pautas de las propias proteínas que ellos elaboran y que
cumplen con sus respectivas tareas.

Para los autores del estudio -Michael Young y Pablo Meyer- esa trama
resultaba demasiado simple.

Fue cuando decidieron recurrir a la antigua técnica. Y vieron algo muy distinto.

La película mostró que las proteínas "Período" e "Infinito" no chocan
al azar. Los dos grupos de proteínas se unen casi inmediatamente en el
citoplasma de la célula.

Este lazo es determinante. Crea, según Young y Meyer, un "cronómetro
de intervalos".

Luego de seis horas de unirse, rápidamente esas proteínas se separan y
se dirigen por separadas al núcleo. Cada grupo a minutos del otro.

"Algún interruptor se activa en seis horas, lo que permite que ese
acoplamiento de proteínas se desintegre y desaparezca", explica Young.

"De algún modo", dice, "dentro de cada célula está implantado un
cronómetro, compuesto por las proteínas "Período" e "Infinito", que
cuentan seis horas para que funcione".

Luego, destaca: "Tenemos un reloj dentro de un reloj. Este cronómetro
preciso evidencia lo organizadas que están las interacciones entre las
proteínas que marcan nuestro ciclo biológico".

Interacción recíproca

El rompecabezas no está listo. Young y Meyer aún no deducen cabalmente
cómo funciona este nuevo cronómetro.

Pero el descubrimiento de éste abre las puertas a una serie de
preguntas: ¿Cómo funciona este cronómetro de intervalo? ¿Está hecho de
proteínas adicionales? ¿Es éste el único cronómetro en el reloj
circadiano? "Tenemos por delante todas y cada una de estas preguntas",
agrega Young.

Patricio Peireira, del laboratorio del sueño en el Inta de la
Universidad de Chile, destaca que el trabajo hace patente de cómo los
genes se ajustan a un orden que se repite cada 24 horas mediante una
cascada de proteínas con las que actúan recíprocamente.

"Dos de ellas se pudieron ver y mapear", un gran adelanto, pero en
algo que aún es bastante más complejo", acota Peireira.

"Interesante será incoporar en estos estudios las alteraciones
provocadas cuando las personas fragmentan o desplazan su propio ciclo
sueño-vigilia", expresa.

El oscilador

"El ciclo sueño-vigilia es el más conspicuo de nuestro ritmo
circadiano", destaca Ennio Vivaldi, experto de la Universidad de Chile
en esta materia. "Representa una sucesión ordenada y temporal de la
fisiología de nuestro organismo, particularmente del funcionamiento
del cerebro. Por ejemplo, los niveles de la hormona de crecimiento
aumentan cuando dormimos, mientras que los niveles del cortisol
ascienden al despertar. Estas variables normales son partes de una
ritmicidad, porque directa o indirectamente están vinculadas a un
oscilador circadiano".