Traducido por el equipo de SOTT.net en español

Si alguna vez has tenido un caso grave de jet lag, sabes cómo una interrupción del ritmo circadiano de tu cuerpo dificulta tu funcionamiento. Los "relojes" circadianos moleculares existen en las células de todo el cuerpo, gobernando algo más que los ciclos de sueño y de vigilia... son cruciales para muchos aspectos de la salud humana. Durante más de una década los investigadores han estado tratando de averiguar qué los hace funcionar, en busca de nuevos conocimientos sobre enfermedades como el Alzheimer, el cáncer y la diabetes.
Junk DNA
© National Institute of Health
Hasta ahora, esa investigación se ha centrado en lo que se conoce como genes reloj, que codifican las proteínas que impulsan los ciclos oscilantes de la expresión de los genes que afectan a la fisiología y el comportamiento. Pero la investigación que acaba de ser 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 conocidas como micro RNAS (miRNAs).

"Hemos visto cómo la función de estos genes reloj son realmente importantes en muchas enfermedades diferentes", dijo Steve Kay, Rector Profesor de neurología, ingeniería biomédica y biología computacional cuantitativa en el Keck School of Medicine de USC. "Pero en lo que fuimos ciegos fue en un tipo de red de genes completamente diferente que también es importante para la regulación circadiana y este es el totalmente loco mundo de lo que llamamos microARN sin codificar".

El "ADN basura" demuestra ser una herramienta valiosa en los ritmos circadianos

Anteriormente se pensaba que era "ADN basura", pero ahora se sabe que los micro-ARN afectan la expresión de los genes al impedir que el ARN mensajero produzca proteínas. Investigaciones anteriores han indicado que los miARNs pueden tener un papel en la función de los relojes circadianos, pero sigue siendo un problema determinar cuál de los cientos de miARNs del genoma podría estar involucrado.

Kay y su equipo, liderado por Lili Zhou, investigadora asociada del Keck School's Department of Neurology, se dirigió al Instituto de Genómica de la Novartis Research Foundation (GNF) en San Diego, que ha creado robots capaces de realizar experimentos de alto rendimiento. Trabajando con los científicos del instituto, Zhou desarrolló una pantalla de alto rendimiento para que un robot analizara los cerca de 1000 miARNs transfiriéndolos individualmente a células que el equipo había diseñado para que se encendieran y apagaran, basándose en el ciclo de 24 horas del reloj circadiano de la célula.

"La colaboración con el GNF hizo posible para nosotros llevar a cabo el primer examen del genoma completo de base celular para identificar sistemáticamente cuál de los cientos de miARNs podría estar modulando los ritmos circadianos", dijo Zhou.

"Para nuestra sorpresa", dijo Kay, "descubrimos unos 110 a 120 miRNAs que hacen esto".

Con la ayuda de Caitlyn Miller, una estudiante de bioquímica de la USC Dornsife, los investigadores verificaron el impacto en los ritmos circadianos inactivando ciertos miARNs identificados por la pantalla en su línea de células brillantes. La desactivación de los miARNs tuvo el efecto opuesto en el ritmo circadiano de las células que su adición a las células.

Los impactos fisiológicos y de comportamiento de los miRNAs

Los investigadores también se centraron en los impactos fisiológicos y de comportamiento de los miARNs. Analizaron el comportamiento de los ratones con un grupo particular de miARNs inactivados, miR 183/96/182, y vieron que la inactivación del grupo interfería con su comportamiento en la oscuridad en comparación con los ratones de control. Luego examinaron el impacto del grupo de miARNs en el cerebro, la retina y el tejido pulmonar, y encontraron que la inactivación del grupo afectaba los ritmos circadianos de manera diferente en cada tipo de tejido, lo que sugiere que la manera en que los miARNs regulan el reloj circadiano es específica para cada tejido.

La comprensión del impacto de los miARNs en el reloj circadiano en el tejido individual podría revelar nuevas formas de tratar o prevenir enfermedades específicas.

"En el cerebro estamos interesados en conectar el reloj circadiano con enfermedades como el Alzheimer, en el pulmón nos interesa conectar el reloj circadiano con enfermedades como el asma", dijo Kay. "El siguiente paso que creo que debemos dar es modelar los estados de enfermedad en los animales y en las células y ver cómo estos microARNs están funcionando en esos estados de enfermedad".