Guest Post: Chronobiology.com
El lunes, la comunidad de cronobiología recibió uno de los más altos honores: el Premio Nobel de Fisiología o Medicina fue concedido a tres estadounidenses por sus descubrimientos sobre cómo los relojes internos y los ritmos biológicos regulan la vida humana.
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young se llevaron a casa el premio “por sus descubrimientos de los mecanismos moleculares que controlan el ritmo circadiano”, dijo la Fundación Nobel. El trabajo del trío explica cómo las plantas, los animales y los seres humanos adaptan sus ritmos biológicos en sincronía con las rotaciones de la Tierra.
Según el resumen del descubrimiento, la Asamblea Nobel del Karolinska Institutet:
“Utilizando moscas de la fruta como organismo modelo, los galardonados con el Nobel de este año aislaron un gen que controla el ritmo biológico diario normal. Demostraron que este gen codifica una proteína que se acumula en la célula durante la noche y se degrada durante el día. Posteriormente, identificaron otros componentes proteínicos de esta maquinaria, exponiendo el mecanismo que rige el mecanismo de relojería autosostenido dentro de la célula. Ahora sabemos que los relojes biológicos funcionan según los mismos principios en las células de otros organismos pluricelulares, incluido el ser humano.
Con una precisión exquisita, nuestro reloj interno adapta nuestra fisiología a las fases drásticamente diferentes del día. El reloj regula funciones críticas como el comportamiento, los niveles hormonales, el sueño, la temperatura corporal y el metabolismo.”
Cuando el astrónomo Jacques d’Ortous de Mairan estudió las plantas de mimosa en el siglo XVIII, descubrió que las hojas de la planta se abren hacia el sol durante el día y se cierran al anochecer, descubriendo así que las plantas tienen su propio reloj biológico. Esto le llevó a descubrir que los humanos y los animales también tienen un reloj biológico y fluctuaciones fisiológicas diarias. Esta adaptación diaria se conoce como ritmo circadiano.
Los galardonados con el Nobel de este año trataron de averiguar cómo funciona realmente este reloj interno. Hall y Rosbash aislaron previamente el gen period en 1984, tras lo cual descubrieron que PER (la proteína codificada por period) se acumulaba durante la noche y se degradaba durante el día, demostrando que los niveles de proteína PER oscilan a lo largo de un ciclo de 24 horas en sincronía con el ritmo circadiano. A continuación, Young descubrió un segundo gen reloj llamado timeless que codificaba la proteína TIM, necesaria para un ritmo circadiano normal. Como resultado, Young demostró que cuando TIM se unía a PER, las proteínas entraban en el núcleo celular y bloqueaban el gen del periodo. Este bucle de retroalimentación arrojó luz sobre cómo se producía la oscilación proteica celular. A continuación, Young identificó el gen del doble periodo (DBT) que retrasaba la acumulación de la proteína PER.
Gracias a estos descubrimientos, aprendieron que todos los organismos pluricelulares -incluidos los humanos- utilizan mecanismos similares para controlar los ritmos circadianos. Durante las distintas fases del día, el cuerpo se prepara para distintos procesos. Por ejemplo, el cortisol se libera a las 6 de la mañana, a las 9 de la mañana el estado de alerta es elevado y la mejor coordinación se alcanza a mediodía, hacia las 3 de la tarde, cuando se producen los tiempos de reacción más rápidos. La temperatura corporal más alta se alcanza alrededor de las 18.00 horas, la presión arterial más alta del cuerpo se produce por la noche, seguida de la secreción de melatonina alrededor de las 22.00 horas. El sueño más profundo del ciclo se produce después de medianoche, seguido de la temperatura corporal más baja alrededor de las 3.00 horas y, a continuación, el ciclo vuelve a empezar.
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