Un nuevo estudio sobre el reloj circadiano muestra que el ‘ADN basura’ juega un papel clave en la regulación de los ritmos
Una descripción de la estructura de doble hélice del ADN. Sus cuatro unidades de codificación (A, T, C, G) están codificadas por colores en rosa, naranja, morado y amarillo. Crédito: NHGRI
Si alguna vez ha tenido un caso grave de desfase horario, sabe cómo una interrupción del ritmo circadiano de su cuerpo dificulta su funcionamiento. Los «relojes» circadianos moleculares existen en las células de todo el cuerpo y gobiernan más que los ciclos de sueño y vigilia: son cruciales para muchos aspectos de la salud humana. Durante más de una década, los investigadores han estado tratando de descubrir qué los motiva, en busca de nuevos conocimientos sobre enfermedades como el Alzheimer, el cáncer y la diabetes.
Hasta ahora, esa investigación se ha centrado en lo que se conoce como genes reloj, que codifican proteínas que impulsan ciclos oscilantes de expresión génica que afectan la fisiología y el comportamiento. Pero una investigación recién publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences revela el descubrimiento de un nuevo engranaje en el reloj circadiano, una capa reguladora de todo el genoma compuesta por pequeñas cadenas de nucleótidos no codificantes conocidos como micro RNAS (miRNA).
«Hemos visto cómo la función de estos genes del reloj es realmente importante en muchas enfermedades diferentes», dijo Steve Kay, profesor rector de neurología, ingeniería biomédica y biología computacional cuantitativa en la Escuela de Medicina Keck de la USC. «Pero a lo que estábamos ciegos era a un tipo de red de genes funky completamente diferente que también es importante para la regulación circadiana y este es todo el loco mundo de lo que llamamos microARN no codificante».
«ADN basura » demuestra ser una herramienta valiosa en los ritmos circadianos
Antes se pensaba que eran «ADN basura», ahora se sabe que los miARN afectan la expresión génica al evitar que el ARN mensajero produzca proteínas. Investigaciones anteriores han indicado que los miARN pueden tener un papel en la función de los relojes circadianos, pero determinar cuál de los cientos de miARN en el genoma podría estar involucrado seguía siendo un problema.
Kay y su equipo, dirigido por Lili Zhou, un investigador asociado en el Departamento de Neurología de la Escuela Keck, recurrió al Instituto de Genómica de la Fundación de Investigación Novartis (GNF) en San Diego, que ha creado robots capaces de realizar experimentos de alto rendimiento. Trabajando con científicos del instituto, Zhou desarrolló una pantalla de alto rendimiento para que un robot probara los cerca de 1000 miARN transfiriéndolos individualmente a células que el equipo había diseñado para que brillaran y se apagaran, según el ciclo del reloj circadiano de 24 horas de la célula.
«La colaboración con GNF nos permitió realizar el primer enfoque de detección de todo el genoma basado en células para identificar sistemáticamente cuáles de los cientos de miARN podrían ser los que modulan los ritmos circadianos», dijo Zhou. .
«Para nuestra sorpresa», dijo Kay, «descubrimos alrededor de 110 a 120 miARN que hacen esto».
Con la ayuda de Caitlyn Miller, estudiante de bioquímica de la USC Dornsife, los investigadores luego verificaron el impacto en los ritmos circadianos al inactivar ciertos miARN identificados por la pantalla en su línea de células brillantes. Eliminar los miARN tuvo el efecto opuesto en el ritmo circadiano de las células que agregarlos a las células.
Impactos fisiológicos y conductuales de los miARN
Los investigadores también se centraron en los impactos fisiológicos y conductuales de miRNA. Analizaron el comportamiento de los ratones con un grupo particular de miARN miR 183/96/182 desactivado y vieron que la inactivación del grupo interfería con su comportamiento de marcha en la oscuridad en comparación con los ratones de control. Luego examinaron el impacto del grupo de miARN en el cerebro, la retina y el tejido pulmonar, y encontraron que la inactivación del grupo afectó los ritmos circadianos de una manera diferente en cada tipo de tejido, lo que sugiere que la forma en que los miARN regulan el reloj circadiano es específica del tejido.
Comprender el impacto de los miARN en el reloj circadiano en tejidos individuales podría revelar nuevas formas de tratar o prevenir enfermedades específicas.
«En el cerebro, estamos interesados en conectar el reloj con enfermedades como el Alzheimer , en el pulmón estamos interesados en conectar el reloj con enfermedades como el asma», dijo Kay. «Creo que el próximo paso para nosotros es modelar estados de enfermedad en animales y en células y observar cómo funcionan estos microARN en esos estados de enfermedad».
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La investigación descubre un vínculo entre el estrés y la salud del reloj circadiano Más información: Lili Zhou et al, Una pantalla de microARN del genoma identifica el grupo de microARN-183/96/182 como un modulador de los ritmos circadianos, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073/pnas.2020454118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Escuela de Medicina Keck Cita: Nuevo estudio sobre el reloj circadiano muestra ‘ Junk DNA’ juega un papel clave en la regulación de los ritmos (4 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-circadian-clock-junk-dna-key.html Este documento está sujeto a los derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.