Avances en la comprensión de los ritmos circadianos: últimas investigaciones
Los ritmos circadianos son procesos biológicos que siguen un ciclo de aproximadamente 24 horas y están presentes en la mayoría de los organismos vivos. Regulan funciones corporales esenciales como los ciclos de sueño y vigilia, el metabolismo y la producción de hormonas. Investigaciones recientes han arrojado nueva luz sobre cómo funcionan estos ritmos, proporcionando información sobre posibles tratamientos para los trastornos del sueño.
Una nueva investigación publicada en Nature arroja luz sobre los mecanismos detrás de los ritmos circadianos. Utilizando técnicas de microscopía crioelectrónica, los investigadores identificaron la estructura del fotosensor del ritmo circadiano y su objetivo en las moscas de la fruta. El estudio se centró en los criptocromos, componentes esenciales de los relojes circadianos en plantas y animales, incluidos los humanos.
Los investigadores encontraron que la proteína TIM y la proteína PER inhiben los genes responsables de su producción, estableciendo una oscilación en los niveles de proteína. Estos descubrimientos podrían dar lugar a nuevos tratamientos para los trastornos del sueño, como el desfase horario y el insomnio.
Esta oscilación representa «el tictac del reloj y parece ser bastante exclusiva del ritmo circadiano». ha dicho autor principal Brian Crane, George W. y Grace L. Todd Profesor y Presidente de Química y Biología Química en la Facultad de Artes y Ciencias.
grulla dijo la luz azul altera la química y la estructura del cofactor criptocromo flavina, lo que permite que la proteína se una a la proteína TIM e inhibe la capacidad de TIM para reprimir la expresión génica y restablecer así la oscilación.
Una nueva investigación ha arrojado luz sobre los mecanismos detrás de los ritmos circadianos y podría conducir a nuevas terapias para los trastornos del sueño.
Utilizando técnicas innovadoras de microscopía crioelectrónica, un equipo de investigadores multidisciplinarios ha identificado la estructura del fotosensor del ritmo circadiano y su objetivo, TIM, en Drosophila. Los investigadores se centraron en los criptocromos de la mosca de la fruta, componentes esenciales de los relojes circadianos en plantas y animales, incluidos los humanos. Descubrieron que TIM, junto con su socio PER, trabajan juntos para inhibir los genes responsables de su producción, estableciendo una oscilación en los niveles de proteína.
El estudio también descubrió un vínculo inesperado entre la reparación del daño del ADN y la regulación del ritmo circadiano. Los investigadores creen que el estudio puede ayudar a comprender la regulación del comportamiento del sueño en humanos.
Una nueva investigación ha revelado el mecanismo detrás de los ritmos circadianos al estudiar el complejo Cry-Tim usando microscopía electrónica criogénica. El estudio reveló que el cofactor de flavina Cry sufre cambios conformacionales que afectan la interfaz molecular y un segmento fosforilado en Tim que regula el período del reloj.
El extremo N-terminal de Tim se inserta en el bolsillo Cry reestructurado para reemplazar la cola C-terminal autoinhibidora, lo que explica cómo el polimorfismo largo-corto de Tim adapta las moscas a diferentes climas. El estudio también arroja luz sobre las interacciones entre los componentes que regulan el comportamiento del sueño en las personas.
En un estudio, un equipo multidisciplinario de investigadores utilizó técnicas innovadoras de microscopía crioelectrónica para identificar la estructura del fotosensor del ritmo circadiano y su objetivo en las moscas de la fruta. Los criptocromos, componentes críticos de los relojes circadianos en plantas y animales, incluidos los humanos, fueron el foco del estudio. En las moscas de la fruta y otros insectos, los criptocromos sirven como sensores de luz primarios que se activan en respuesta a la luz azul, estableciendo ritmos circadianos.
Conocida como «Timeless» (TIM), es una proteína grande y compleja que anteriormente era difícil de visualizar, lo que hace que sus interacciones con el criptocromo no se entiendan bien. Al identificar la estructura del complejo criptocromo-TIM, los investigadores han obtenido nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de los relojes circadianos.
Los investigadores encontraron que la proteína TIM, junto con su compañera, la proteína Period (PER), trabajan juntas para inhibir los genes responsables de su producción. Este circuito de retroalimentación crea una oscilación en los niveles de proteína, que es la base del ritmo circadiano. Estos hallazgos ofrecen una nueva esperanza para el desarrollo de tratamientos para los trastornos del sueño, como el desfase horario y el insomnio, al centrarse en los mecanismos moleculares que regulan los ritmos circadianos.
En resumen, el estudio reciente arroja nueva luz sobre los mecanismos detrás de los ritmos circadianos, revelando los complejos circuitos de retroalimentación que regulan estos procesos biológicos. Los hallazgos proporcionan una base para futuras investigaciones sobre tratamientos de trastornos del sueño que se dirijan a los mecanismos moleculares involucrados en la regulación de los ritmos circadianos.
Además, el estudio explicó cómo el polimorfismo Tim largo-corto en las moscas las adapta a diferentes climas. Estos hallazgos pueden profundizar nuestra comprensión de la regulación del ritmo circadiano y abrir nuevas posibilidades para desarrollar terapias dirigidas a procesos relacionados. Además, las interacciones de proteínas que se observan en las moscas de la fruta se pueden mapear en proteínas humanas. Esto puede ayudarnos a comprender las interacciones críticas entre los componentes que regulan el comportamiento del sueño en las personas.
Referencia de la revista:
- Changfan Lin, Shi Feng, Cristina C. DeOliveira, Brian R. Crane. La estructura Cryptochrome-Timeless revela los mecanismos de sincronización del reloj circadiano. Naturaleza (2023). YO: 10.1038/s41586-023-06009-4
