Un engranaje importante en el cronómetro circadiano

0


Un gen llamado Npas4Ya conocido por desempeñar un papel clave en el equilibrio de las entradas excitadoras e inhibidoras en las células cerebrales, también parece ser un maestro cronometrador del reloj circadiano del cerebro, sugiere una nueva investigación dirigida por científicos de UT Southwestern. El hallazgo, publicado hoy en línea en Neurona, amplía la comprensión de los mecanismos moleculares del reloj circadiano, lo que eventualmente podría conducir a nuevos tratamientos para manejar desafíos como el desfase horario, el trabajo por turnos y los trastornos del sueño.

«Para restaurar el reloj circadiano, eventualmente necesita restaurar sus engranajes moleculares», dijo el director del estudio Joseph S. Takahashi, Ph.D., profesor y presidente de neurociencia en UTSW e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. «Este estudio sugiere que Npas4 podría ser uno de los componentes más importantes para reiniciar el reloj en la luz «.

Durante décadas, los investigadores han sabido que una región del cerebro llamada núcleo supraquiasmático (SCN) es responsable de controlar los ritmos circadianos, los diversos ciclos de actividad que suelen tener lugar las 24 horas. Estos ritmos son llevados por la luz, explicó el Dr. Takahashi; las células del SCN responden a las señales transmitidas por la retina, el tejido del ojo sensible a la luz. Sin embargo, la base molecular de este fenómeno no se comprende bien.

Para comprender mejor cómo SCN establece los ritmos circadianos, los investigadores utilizaron una técnica llamada secuenciación de núcleo único para examinar la actividad genética en células individuales en ratones después de que los animales fueron expuestos a la luz. El Dr. Takahashi y sus colegas encontraron que tres subpoblaciones diferentes de neuronas SCN responden a la estimulación de la luz. Un hilo común que une estos subtipos fue el aumento de la actividad en los genes que responden a la proteína 4 del dominio PAS neuronal (NPAS4), la proteína producida por Npas4 gene.

Cuando el Dr. Takahashi y sus colegas expusieron a los ratones modificados a la falta Npas4 a la luz, embota la respuesta de cientos de genes del reloj circadiano. Además, el período circadiano del animal se alargó aproximadamente una hora más, hasta casi 25 horas en lugar de las 24 normales. En conjunto, estos resultados sugieren que Npas4 es un regulador maestro de muchos genes inducidos por la luz, una pieza clave en el rompecabezas de cómo funciona el sistema circadiano, dijo el Dr. Takahashi.

Cuanto más aprenden los investigadores sobre la base molecular del reloj circadiano, añadió el Dr. Takahashi, más pueden manipularlo para mejorar la salud y el bienestar, por ejemplo, para aliviar el desfase horario o ayudar a los trabajadores por turnos a permanecer despiertos o dormidos para adaptarse a sus ciclos de trabajo. También podría conducir a nuevos tratamientos para trastornos caracterizados por ciclos anormales de sueño / vigilia.

Otros investigadores que contribuyeron a esta investigación incluyen Pin Xu, Stefano Berto, Ashwinikumar Kulkarni, Byeongha Jeong, Chryshanthi Joseph, Kimberly H. Cox, Tae-Kyung Kim, todos de UT Southwestern; y Michael E. Greenberg de la Facultad de Medicina de Harvard.

El Dr. Takahashi ocupa la Cátedra Distinguida Loyd B. Sands en Neurociencia en UTSW. Este trabajo fue una colaboración con el laboratorio de Genevieve Konopka, Ph.D., Profesora Asociada de Neurociencia, Jon Heighten Scholar in Autism Research y Director del UTSW Neurogenomics Core. El Dr. Takahashi y Konopka son miembros del Instituto del Cerebro Peter O’Donnell Jr. El Dr. Kim, un neurocientífico distinguido, también es miembro del O’Donnell Brain Institute.

Esta investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (NS106657, DC014702, MH102603, NS028829), Howard Hughes Medical Institute, James S. McDonnell Foundation 21st Century Science Initiative in Understanding Human Cognition – Scholar Award (220020467) y Chan Iniciativa Zuckerberg, un fondo asesor de Silicon Valley Community Foundation (HCA-A-1704-01747).

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por UT Southwestern Medical Center. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

También podría gustarte
Deja una respuesta

Su dirección de correo electrónico no será publicada.

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish. Accept Read More