Como o organismo mantén o ritmo

É o primeiro relacionado coas oscilacións circadianas -diarias- nas cantidades e tipos de proteínas dentro da célula: «Asumimos que para que o reloxo circadiano funcione hai proteínas que teñen que aparecer e desaparecer [en la célula] en escalas temporais relativamente breves», di Takahashi, «pero non nos preocupabamos de como ocorre isto». Agora xa teñen una pista. O novo xene relacionado co control do reloxo biolóxico chámase Fbxl3, e pertence a unha familia de xenes que axudan a destruír determinadas proteínas cando deixan de ser necesarias dentro da célula. En concreto, ocúpanse de «sinalizar» a dúas proteínas con oscilación circadiana, Cryptochrome 1 e Cryptochrome 2, paira a súa destrución.

E estas dúas proteínas – en concreto, a súa degradación- son á súa vez esenciais para que se activen os xenes Period, que marcan o inicio dun novo ciclo circadiano. Recapitulando: Fbxl3 axuda a quitar do medio ás proteínas Cryptochrome cando non fan falta; a degradación de Cryptochrome activa Period; e así empeza un novo ciclo, co que se acenden outros xenes que ordenan a síntese doutras proteínas con oscilación circadiana.

O grupo de Takahashi descubrírono grazas a un rato mutante, Overtime, que atoparon tras analizar a uns 3.000 ratos, e cuxa habilidade consiste en seguir un ritmo circadiano de 26 horas no canto de 24. Agora sábese que o reloxo de Overtime móvese máis amodo porque ten una mutación en Fbxl3 que impide limpar o exceso de proteínas Cryptochrome, e por tanto non permite que Period actívese correctamente. Takahashi e os seus colaboradores seguirán investigando o papel da degradación das proteínas na regulación do reloxo biolóxico.

O traballo do grupo de Michael Rosbash, da Brandeis University e o Howard Hughes Medical Institute (EEUU) e tamén publicado en Cell , ten que ver coa posta en hora do reloxo biolóxico interior coa contorna: como o organismo sente os cambios máis sutís que o día e a noite e actúa en consecuencia. Esta vez os investigadores traballaron coa mosca Drosophila, pero Rosbash asegura que os resultados axudarán a entender comportamentos animais como as migracións, a hibernación ou o período de celo. Paira Dan Stoleru, do laboratorio de Rosbash e un dos autores do traballo, este estudo achega, ademais, información sobre as posibles causas da depresión estacional e doutras alteracións psicolóxicas que responden a tratamentos con luz.

Como se investiga o ciclo soño-vixilia nas moscas? Como dormen as moscas? Chámese ou non durmir, o certo é que as moscas alternan períodos de actividade e inactividade. Presentan, en concreto, dous picos de actividade característicos, pola mañá e á tardiña. Cada un deles, segundo había xa determinado o grupo de Rosbash, está controlado xeneticamente por un grupo específico de células cerebrais con oscilacións circadianas: as células da mañá e as de tárdea.

Os investigadores dedicáronse a alterar a expresión de xenes en ambos os grupos de células e a observar o comportamento das moscas en condicións de moita luz, escuridade total, ou en diferentes combinacións de luz e escuridade. O que atoparon foi que ambos os sistemas conforman un control dual, no que un grupo -o de tárdea- ocúpase de avisar cando empeza a escurecer, e o outro, ao amencer. Os avisos van seguidos de toda una fervenza de sucesos bioquímicos.

Así, cando no inverno os días acúrtanse a rede circadiana responde bioquímicamente paira sinalizar o cambio, e o mesmo pasa cando os días se alargan. O reloxo sincronízase diariamente paira marcar o cambio estacional e xerar una resposta inmediata aos cambios no medio. Pero como entra a información dos cambios de luz nas células, sexa da mañá ou de tárdea? Segundo os resultados do grupo de Rosbash, diso encárgase un xene chamado Shaggy.

Un xene interesante porque sobre o seu equivalente humano, GSK-3, actúan as terapias paira desordes afectivas graves baseadas no litio. Quere iso dicir que a depresión humana débese a desaxustes nese xene? Shaggy é esencial paira introducir no reloxo molecular a información sobre os cambios de luz no ambiente, din os autores, que creen que «probablemente hai una relación entre depresión e ritmo circadiano», sinala Stoleru.

«Na forma máis grave do trastorno afectivo estacional úsase litio como terapia; o litio é un estabilizador do humor e actúa inhibindo Shaggy». A última peza do crebacabezas é que a exposición a doses específicas de luz intensa é un tratamento efectivo dos trastornos afectivos estacionales. «Este traballo non estuda explicitamente a relación cos trastornos afectivos, porque non era ese o obxectivo. Pero a presenza no puzzle de todos os factores resulta sorprendente, e podería explicar por que funciona a fototerapia», conclúe Stoleru.