El sistema que controla la periodicidad de casi todas las actividades que se desarrollan en los organismos vivos, desde el sueño a la respiración, el llamado reloj biológico, consiste en una única proteína, han descubierto dos científicos de la Purdue University.
El hallazgo, realizado por un matrimonio investigador formado por James y Dorothy Morré, tendrá grandes implicaciones en la medicina. La proteína identificada es la responsable de marcar los períodos de actividad e inactividad dentro de las células. Si esta proteína es alterada, el cuerpo del organismo experimentará «días» de distinta longitud (de 22 a 42 horas, en algunos casos), lo que ocasionará desajustes considerables en su funcionamiento.
Conocer y controlar el trabajo de la proteína tendrá aplicaciones diversas, como minimizar el «jet lag» de los viajeros de larga distancia, o determinar cuándo es el mejor momento para el suministro de un fármaco contra el cáncer.
El estudio de los Morré culmina cuatro décadas de dedicación. James empezó a investigar el origen del reloj biológico en 1962, cuando era aún un estudiante. En esa época, los científicos se preguntaban cómo era posible que el cuerpo fuera capaz de mantener su propio ritmo: algunos proponían que el secreto se encontraba en la química celular, mientras que otros hablaban del ciclo lunar o el de las manchas solares.
En los años 60, se produjo un descubrimiento curioso. El agua pesada (el agua con dos átomos de deuterio) podía alterar el reloj biológico, provocando que funcionara sobre un día de 27 horas. Fue la pista que sugirió la existencia de una base bioquímica para el problema.
Cuarenta años después, la observación sobre cómo crecen las células ha permitido a James Morré y esposa descubrir que las células aumentan de tamaño con un ritmo periódico (crecen durante 12 minutos, después descansan durante otros 12, y luego vuelven a crecer). Dado que la interacción compleja de las proteínas es la base para muchas actividades que suceden dentro de las células, Morré supuso que alguna proteína desconocida era la responsable del ciclo de crecimiento de 24 minutos.
El equipo halló entonces una proteína de aspecto cilíndrico que se encarga de regular el ciclo de crecimiento. La proteína desarrolla dos actividades: primero sirve como catalizador de los procesos de crecimiento durante 12 minutos, y después descansa para dar paso a su segundo papel, que se desarrolla durante los siguientes 12 minutos. No es la primera vez que se descubre una proteína con dos funciones, pero sí es una novedad el hecho de que ambas se alternen, y con una periodicidad muy concreta y precisa.
A continuación, se aisló el gen que producía la proteína y esta última fue clonada y alterada para conseguir diferentes periodicidades. Se consiguieron así relojes con ciclos que iban de 22 a 42 minutos.
La información ayudará a analizar algunos procesos celulares importantes, como la síntesis de colesterol, la respiración, los ritmos cardíacos, la respuesta a fármacos, el sueño, el estado de alerta, etc.
De momento es difícil hacer que nuestro reloj biológico vaya más deprisa o más despacio, pero sí que puede ser reiniciado, lo que ayudaría a las personas con problemas en el sueño. Quizá en el futuro se crearán relojes biológicos adecuados para individuos en ambientes especiales, como astronautas, pobladores cercanos al círculo Ártico, etc.
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