El secreto del ‘tic-tac’ de nuestro reloj interno

Muchos científicos han reflexionado sobre la pregunta de si es posible detener el tiempo y qué supondría poder hacerlo y ahora hay una respuesta gracias a la humilde mosca de la fruta. Las moscas de la fruta ‘Drosophila’ se llaman así por el latín «rocío amor» porque son más activas al amanecer y al atardecer.

Este fuerte sentido del ritmo circadiano (el ciclo de tiempo de 24 horas) es generado por un reloj que funciona en el cerebro de todos los animales, incluyendo seres humanos. El reloj de la mosca funciona gracias a cerca de cien neuronas en su cerebro de 100.000 neuronas. Dentro de cada neurona del reloj hay un «reloj molecular» que consiste en genes de reloj, que se cambian entre sí cada noche y día.

Según informa Europa Press, un equipo de investigadores, dirigido por los doctores Edgar Buhl y James Hodge, de la Universidad de Bristol, en Reino Unido, en colaboración con el grupo del profesor Ralf Stanewsky en ‘University College London’ (UCL), en Reino Unido, explican cómo identificaron tres nuevas proteínas que actúan juntas en la superficie de las neuronas del reloj para hacer que el reloj responda a la luz. «Para ser útiles para un organismo, los relojes circadianos necesitan ser sincronizados (o restablecidos) a los ciclos naturales de luz y temperatura, como si tuvieras que restablecer el despertador o ver cuando cambias de zona horaria», pone como ejemplo el doctor Hodge, de la Escuela de Fisiología, Farmacología y Neurociencia de Bristol.

Los hallazgos podrían tener implicaciones a la hora de identificar nuevos objetivos de fármacos para los trastornos del sueño y el ‘jetlag’, al tiempo que promueve la comprensión científica de la relación entre los relojes corporales y la salud, así como el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas.

La investigación se basa en uno de los descubrimientos anteriores del profesor Stanewsky con respecto al gen Quasimodo, llamado así por el hecho de que algunas versiones mutantes del gen hicieron que ‘Drosophila’ tuviera joroba en la espalda.

Usando una proteína fluorescente roja para iluminar las neuronas del reloj y registrar la actividad eléctrica en el cerebro, los autores mostraron que Quasimodo regula las respuestas de luz en las neuronas del reloj de la mosca, controlando así el ritmo circadiano.

Se tomaron grabaciones de las neuronas del reloj de la mosca en diversas horas del día, demostrando que eran más excitables durante el día en comparación con en la noche. Usando la genética de la mosca para alterar la cantidad de Quasimodo en las neuronas del reloj, los autores vieron que el aumento de Quasimodo hizo que las neuronas del reloj fueran menos activas como serían durante la noche, mientras que la disminución de Quasimodo tuvo el efecto contrario.

La proteína Quasimodo está localizada en la superficie celular y la actividad eléctrica se genera en la membrana por pequeños poros llamados canales iónicos. Por lo tanto, se hizo hincapié en los canales iónicos que se sabía que eran activos en las neuronas de reloj y que podrían interactuar con Quasimodo para formar un «reloj de membrana», que podría controlar estas diferencias día-noche en la actividad eléctrica.

El primer componente del reloj de membrana era un canal del potasio llamado Shaw (dKv3.1), que el doctor Hodge y el profesor Stanewsky habían demostrado previamente que era importante para los ritmos circadianos. El segundo componente fue el transportador de iones NKCC, que también desempeña un papel importante en los cambios en la actividad durante el día en el reloj cerebral de los mamíferos.

Este último estudio muestra que Quasimodo interactúa con Shaw y NKCC para formar un reloj de membrana que controla los cambios diarios en la actividad eléctrica de las neuronas reloj, permitiendo al reloj responder a la luz. Futuros estudios pretenden caracterizar el reloj de membrana con más detalle y ver si se conserva en los mamíferos. EP