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Investigación UC rompe paradigma de la regulación molecular de reloj circadiano


El artículo publicado en revista Science es producto de un trabajo de cinco años, liderado por el profesor Luis Larrondo, de la Facultad de Ciencias Biológicas. Utilizando como modelo de estudio al hongo Neurospora crassa, el científico realizó un hallazgo que puede tener múltiples aplicaciones futuras para entender cómo funcionan estas oscilaciones biológicas que regulan a los organismos eucariotas.

photo_camera Archivo UC

El profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas y director del Núcleo Milenio de Biología Integrativa y Sintética de Hongos, Luis Larrondo, lideró una investigación revolucionaria en la comprensión molecular de los osciladores circadianos. Tras cinco años de arduo trabajo con el hongo Neurospora crassa como modelo de estudio, sus novedosos resultados han sido publicados por la revista Science. 

El artículo, difundido en la categoría online research article se titula: “Decoupling circadian clock protein turnover from circadian period determination” y cuenta con la colaboración de los laboratorios de Jay C. Dunlap y y Jennifer J. Loros, pertenecientes al Dartmouth Medical School, Hanover, N.H., de Estados Unidos.

Luis Larrondo estudia la maquinaria molecular que subyace a los relojes biológicos y que dan vida a los ritmos circadianos. Se sabe que dichos ritmos, presentes en todos los organismos, llevan a oscilaciones de diversas variables biológicas en intervalos regulares de tiempo (por ejemplo periodicidad del sueño, la actividad locomotora, las oscilaciones de parámetros fisiológicos, la actividad de todos los ejes hormonales, la regeneración celular, la actividad cerebral, entre otros). Ellos existen para poder anticipar cambios medioambientales y sincronizarse con ellos, generando ventajas adaptativas en los organismos.

El modelo tradicional de estudio describe que la regulación molecular del reloj circadiano se basa en una retroalimentación negativa transcripcional-traduccional, donde la degradación del elemento negativo es un paso esencial en dicho circuito. Así, hasta el momento se considera que la estabilidad del elemento negativo es lo que determina la duración exacta del período circadiano.

Sin embargo, esta investigación reporta que el inesperado funcionamiento del oscilador circadiano es independiente de la estabilidad del elemento negativo, apuntando a que son las modificaciones postraduccionales (y no los niveles) de dicho elemento los que son esenciales en el funcionamiento del reloj. 

En este estudio, en el que también participa la alumna de doctorado en Genética Molecular y Microbiología de la UC Consuelo Olivares-Yañez, Larrondo y colaboradores proponen un mecanismo alternativo y que a futuro deberá ser evaluado en los otros modelos circadianos.

Frente a este hallazgo recogido por Science, el profesor Larrondo manifiesta su satisfacción. “Es un tremendo reconocimiento al esfuerzo y al trabajo que hemos estado realizando. Es importante ser cuidadoso en la forma cómo analizamos los datos, porque a veces algo que uno puede considerar un resultado 'raro' puede ser el signo de que hay cosas que no se están entendiendo bien, pero logramos demostrar que habían inconsistencias en el modelo”. 

Dilucidar en detalle los mecanismos moleculares que regulan los ritmos circadianos en eucariotas nos entrega luces para posibles aplicaciones futuras. Además la comprensión de los patrones de sueño y de alimentación en animales, la actividad de todos los ejes hormonales, la regeneración celular, la actividad cerebral, entre otros, están ligados a estas oscilaciones naturales que vivencian todos los organismos a lo largo de su vida.

Sobre Neurospora crassa

Como modelo de estudio, el laboratorio del Dr. Larrondo utiliza al organismo eucariota Neurospora crassa. Este hongo posee ventajas únicas para su análisis dado que no es patogénico, es fácilmente cultivable y posee su genoma totalmente secuenciado. Además, diversas técnicas moleculares pueden utilizarse para su investigación debido a su fácil manipulación, tales como el uso de reporteros bioluminiscentes, aspecto que fue clave en esta publicación. Este organismo presenta un reloj circadiano con un periodo de 22,5 horas en condiciones constantes.

 INFORMACIÓN PERIODÍSTICA

Luz Valeria Oppliger, comunicaciones@bio.puc.cl 

 


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