Tejidos periféricos y genes defectuosos desfasan el reloj biológico de la drosófila
El ciclo natural de luz y oscuridad así como el de temperatura sincronizan los ritmos circadianos, más conocidos como reloj biológico. No obstante, las neuronas del cerebro encargadas de dicho reloj precisan estimulación por parte de tejidos periféricos para sincronizarse con la temperatura, según aclara una investigación financiada con fondos comunitarios. Los resultados, publicados en la revista Neuron, ponen de relieve diferencias entre las formas en las que los ciclos de luz y oscuridad y de temperatura sincronizan el reloj cerebral de la drosófila o mosca de la fruta. Los descubrimientos forman parte del proyecto EUCLOCK («Sincronización del reloj circadiano»), que recibió 12,3 millones de euros del área temática «Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud» perteneciente al Sexto Programa Marco (6PM). Según los científicos británicos y alemanes encargados del proyecto, los relojes circadianos regulan una serie de procesos biológicos beneficiosos para los distintos organismos. A pesar de que estos relojes son autónomos y funcionan en condiciones que no se modifican nunca, se sincronizan con el entorno mediante señales naturales denominadas «zeitgebers», entre las que se incluyen los ciclos de luz y oscuridad y temperatura. «Los relojes circadianos regulan numerosos procesos biológicos para que se produzcan en momentos favorables para el organismo», afirmó el Dr. Ralf Stanewsky del Queen Mary College de la Universidad de Londres (Reino Unido). «Aunque poseemos conocimientos amplios sobre la manera en la que los ciclos naturales de luz y oscuridad sincronizan el reloj circadiano de organismos que van desde moscas a mamíferos, no se puede decir lo mismo de los mecanismos de sincronización por la temperatura», añadió el autor más experimentado del estudio. Hasta ahora, la comunidad científica no ha sido capaz de discernir qué células o estructuras poseen la capacidad de detectar los ciclos de temperatura diarios. Esa misma falta de datos impide explicar cómo llegan al reloj cerebral las señales pertenecientes a los ciclos de temperatura, indican los investigadores. En un estudio anterior, el Dr. Stanewsky y sus colegas identificaron dos mutaciones en la drosófila que menoscaban la sincronización por temperatura. Descubrieron un gen defectuoso, denominado «nocte», que presentaba una sincronización normal ante la luz pero una sincronización anormal en los planos molecular y del comportamiento con respecto a la temperatura. En el estudio referido, el equipo descubrió que, mientras que los ciclos de luz y temperatura se sincronizaban con el cerebro de moscas aisladas, no ocurría lo mismo con los ciclos de temperatura. Plantearon la hipótesis de que la información de los tejidos periféricos debe ser recogida por las neuronas encargadas del reloj circadiano del cerebro para que se produzca una sincronización con la temperatura. Los investigadores indicaron que dicha sincronización también se veía obstaculizada por la alteración del gen nocte en células periféricas. «Si se reduce la función del gen nocte en los órganos cordotonales [importantes órganos sensoriales de la drosófila], se modifica su estructura y función y se interfiere de forma drástica en la sincronización de la actividad del insecto con la temperatura», según el estudio. Los investigadores desvelaron que otras mutaciones que afectan a la función de los órganos cordotonales también impiden la sincronización con la temperatura. Esto pone de manifiesto la importancia del gen nocte en este proceso y la de los órganos cordotonales como estructuras sensoriales, especialmente en su función de receptores circadianos de la temperatura. «Nuestro trabajo muestra diferencias mecanicistas importantes y sorprendentes entre la sincronización con la luz y con la temperatura, y amplía el conocimiento que poseemos sobre cómo la naturaleza ajusta este reloj», explicó el Dr. Stanewsky. «Este estudio demuestra de nuevo la capacidad de la genética directa (forward genetics) para descubrir nuevos factores y mecanismos. Con un simple vistazo a la secuencia del ADN de nocte, nadie habría adivinado que este gen estuviera implicado en la sincronización térmica que realizan los órganos cordotonales.» En el estudio participaron también investigadores del Instituto de Zoología de la Universidad de Ratisbona (Alemania).
Países
Alemania, Reino Unido