Ciclo circadiano, el sistema biológico de relojería fina

Estudiar a detalle estos mecanismos moleculares abre la puerta a entender patologías cuando fallan, señala Mayra Furlan

Los ciclos circadianos están presentes desde el comportamiento de los organismos hasta la transcripción de los genes dentro de la célula. Se sabe que las afecciones en ellos pueden tener consecuencias, por ejemplo, a nivel neurológico y psicológico, señaló Mayra Furlan Magaril, del Laboratorio de Topología Genómica del Instituto de Fisiología Celular.

Tales ciclos se refieren a los ritmos biológicos que son fundamentales en todos los organismos que habitan el planeta; les permiten estar bien adaptados y anticipar cambios que suceden en el ambiente impuestos por la rotación de la Tierra.

La científica abundó que estamos sujetos a modificaciones periódicas que suceden cada 24 horas, donde tenemos una fase de luz y otra de oscuridad, y con ello alteraciones en el ambiente, como la temperatura.

“Esas condiciones han hecho que generemos una manera de estar en resonancia, sincronizados con esos cambios, a partir del desarrollo de relojes moleculares que básicamente permiten que el organismo sepa a qué hora del día o la noche se encuentra”.

En la conferencia Ritmos Circadianos y la Organización del Genoma expuso que esas adaptaciones son esenciales si pensamos que en prácticamente cualquier proceso fisiológico se encuentra un componente circadiano; por ejemplo, la alimentación (los humanos somos diurnos, comemos y tenemos nuestra actividad en el día y descansamos en la noche) o la reproducción.

Y si nos adentramos en el organismo y la función de la célula y de los genomas encontramos que hay ritmicidad. Por ejemplo, los procesos metabólicos que ocurren en el hígado vinculados a la ingesta de alimentos son rítmicos, es decir, tienen niveles diferentes en las fases de actividad y descanso.

El sistema circadiano, apuntó Mayra Furlan, es un sistema jerárquico en el cuerpo donde las señales lumínicas entran por la retina y viajan por el tracto retinohipotalámico a un conjunto de neuronas que forman el reloj molecular maestro del cuerpo, llamado núcleo supraquiasmático, ubicado en el hipotálamo.

En dicho reloj central se integran las señales que vienen del ambiente y a partir de él se mandan otras “indicaciones” al resto de los relojes en el cuerpo, expuso la universitaria.

Al respecto dijo que los diferentes órganos y tejidos del cuerpo tienen relojes moleculares internos y “las señales que vienen del núcleo supraquiasmático los sincronizan para que todo el organismo esté bien temporalizado”. La integración de esos relojes periféricos es lo que determina los procesos fisiológicos circadianos.

Transcripción

La académica estudia la transcripción de los genes. Si analizamos cómo se expresan en los diferentes tejidos, un conjunto de ellos presenta una expresión rítmica. Se “prenden” y se “apagan” durante las 24 horas del día, de tal forma que tienen un máximo y un mínimo en ese lapso.

“Nos interesa entender cómo se regula esa transcripción rítmica de genes, que es muy importante para sostener los relojes que se encuentran en cada una de las células”, aclaró.

En específico estudia, junto con su equipo, cómo el genoma se pliega en el núcleo de cada célula, promoviendo que se active la expresión de los genes. La especialista quiere saber qué pasa ahí durante las 24 horas del día y cómo las estructuras genómicas contribuyen en el prendido y apagado de los genes circadianos.

Cada célula tiene un reloj interno. Si medimos la transcripción de los genes circadianos vamos a encontrar que están oscilando; esas oscilaciones son fundamentales para que un tejido completo tenga un comportamiento circadiano adecuado, y después la integración de los relojes de los diferentes órganos harán que el organismo entero esté sincronizado con el ambiente.

No obstante, cuando hay fallas a nivel de la regulación de la expresión circadiana de genes, cuando se pierde ese componente oscilatorio, las células se confunden y ya no saben en qué temporalidad están. Eso se traduce al órgano que conforman, por ejemplo, el hígado, y lleva a enfermedades como la diabetes, el síndrome metabólico, la obesidad, etcétera.

Comprender a detalle los mecanismos moleculares que regulan la expresión de los genes circadianos abre la puerta a entender patologías cuando estos fallan, finalizó Mayra Furlan Magaril.

(Con información de Gaceta UNAM)