Una diferencia entre el día y la noche: el reloj circadiano puede proteger los ojos que envejecen
Las moscas de la fruta dan una idea de los cambios en la visión humana relacionados con la edad. Un equipo de investigadores descubrió que el reloj circadiano desempeña un papel importante en la protección de los ojos contra la degeneración de la retina. El equipo estudió moscas de la fruta, que sirven como un buen modelo para la retina humana. Vikki Weake, profesora asociada de bioquímica en la Facultad de Agricultura de Purdue, dirigió el equipo. Crédito: Universidad de Purdue/Tom Campbell
Si bien la luz brillante nos ayuda a ver mejor, nuestros ojos necesitan oscuridad para ver mejor. La luz descompone la maquinaria sensible de nuestros ojos todos los días y, durante la oscuridad de la noche, se reconstruyen piezas clave. El reloj de nuestros ritmos circadianos ejecuta este proceso, y los investigadores han descubierto que si el reloj se interrumpe, nuestros ojos pueden correr un mayor riesgo de degeneración de la retina a medida que envejecemos.
«Imagínese si pudiéramos ralentizar o prevenir la pérdida de la visión por la degeneración de la retina», dijo Vikki Weake, profesora asociada de bioquímica en la Facultad de Agricultura de la Universidad de Purdue, quien dirigió el estudio. «Para hacer esto, necesitamos comprender los mecanismos moleculares que impulsan los cambios asociados con la edad y los factores externos e internos que los influyen. En este estudio, descubrimos que el reloj circadiano desempeña un papel sorprendentemente importante en los cambios relacionados con la edad en la retina. Este reloj interno puede ser crítico en la edad avanzada para prevenir la degeneración de la retina y mantener la salud ocular».
El equipo estudió los ojos de las moscas Drosophila, un modelo común para el ojo humano. Sin embargo, el estudio fue poco común en el uso de múltiples puntos de tiempo durante el envejecimiento, el enfoque en las neuronas fotorreceptoras y los nuevos enfoques de análisis de datos. Los hallazgos se detallan en un artículo publicado en PLOS Genetics.
«En nuestros estudios anteriores, solo centrándonos en la expresión génica, nos faltaba parte de la historia», dijo Weake. «Al observar los cambios en la cromatina que alteran el acceso al ADN subyacente durante el envejecimiento, pudimos identificar algunos de los factores de transcripción que impulsan estos cambios en la expresión génica en el ojo que envejece».
Weake reconoce al estudiante de doctorado Juan «Jupa» Jauregui-Lozano por la idea y aplicación de la técnica bioinformática utilizada.
«Encontré una poderosa técnica bioinformática que puede identificar cambios en la actividad del factor de transcripción, ayudándonos a comprender la regulación génica, dijo Jáuregui Lozano. «Los resultados revelaron que los factores de transcripción Clock y Cycle, conocidos por su papel en el ritmo circadiano, mostraron cambios progresivos en la actividad con la edad. Esto encaja con lo que sabemos sobre la biología ocular, y este enfoque imparcial nos llevó a identificar a Clock y Cycle como objetivos interesantes para estudiar. .»
La técnica, llamada diffTF, analiza los cambios en la accesibilidad del ADN en la cromatina entre diferentes condiciones. Genera un panel de candidatos potenciales a seguir, a diferencia de un equipo de investigación que comienza con un gen objetivo en mente.
«Clock and Cycle eran conocidos por ser reguladores maestros de los ritmos circadianos, pero vimos que también regulan casi todos los genes involucrados en la detección de la luz en la retina», dijo Jauregui-Lozano. «Cuando el complejo Clock:Cycle se interrumpe, las moscas son susceptibles a la degeneración de la retina dependiente de la luz y al aumento del estrés oxidativo independiente de la luz. En los humanos, la interrupción de los ritmos circadianos se ha asociado con la aparición de varias enfermedades oculares relacionadas con la edad. Esta es otra pieza del rompecabezas».
Regular el momento en que se producen estas proteínas es importante para proteger las neuronas sensibles a la luz y conservar la visión, dijo Weake.
«La las proteínas involucradas en la detección de la luz son delicadas y se degradan durante el día cuando se exponen a la luz», dijo. «Si el reloj circadiano está apagado y estas proteínas no se fabrican en el momento adecuado, es un problema».
El estudio encontró que este complejo controlaba la expresión génica de casi el 20 % de los genes activos en los fotorreceptores de Drosophila. . El estudio también encontró que el complejo era responsable de mantener los niveles globales de accesibilidad a la cromatina en los fotorreceptores, un paso crítico en la transcripción de genes.
La coautora Hana Hall, profesora asistente de investigación de bioquímica en Purdue, realizó luz y oscuros experimentos para ver el efecto en la transcripción de genes cuando era investigadora en el laboratorio de Weake.
A diferencia de la mayoría de las células del cuerpo humano, las neuronas no se dividen ni se replican. La muerte de las neuronas conduce a una enfermedad degenerativa, dijo Hall. Por ello, los procesos celulares implicados en su reparación y regulación son especialmente importantes. Las proteínas logran esto y los genes controlan qué proteínas se producen.
«El envejecimiento es el principal factor de riesgo de las enfermedades neurodegenerativas», dijo Hall. «Si podemos entender la mecánica de cómo las cosas se descarrilan o se desregulan en nuestros últimos años, podemos prevenir o retrasar la progresión de estas enfermedades. La pérdida de la visión afecta la vida útil, la independencia y la calidad de vida de una persona. Incluso retrasar el inicio cinco años podría marcar una gran diferencia. Tenemos ideas y vamos a buscar las respuestas».
Explorar más
Los científicos descubren cómo nuestro ritmo circadiano puede ser tanto fuerte como flexible Más información: Juan Jauregui-Lozano et al, El complejo Clock:Cycle es un importante regulador transcripcional de Drosophila fotorreceptores que protege al ojo de la degeneración de la retina y el estrés oxidativo, PLOS Genetics (2022). DOI: 10.1371/journal.pgen.1010021 Información de la revista: PLoS Genetics
Proporcionado por la Universidad de Purdue Cita: Una diferencia entre el día y la noche: el reloj circadiano puede proteger los ojos que envejecen (2022, 8 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-night-day-difference-circadian-clock.html Este documento está sujeto a 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.