Descubren proteína del reloj biológico

WASHINGTON.--Investigadores de la Universidad Vanderbilt han descubierto en algas de estanque la proteína del reloj biológico que regula a casi todos los seres vivos, incluidos los humanos, informó la revista "Proceedings" de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
El reloj biológico tiene ciclos llamados circadianos que regulan funciones en los organismos vivos, y su alteración causa desajustes como los que sufren los humanos cuando viajan a través de husos horarios o cambian sus costumbres de descanso y comida.
Las algas azul verdosas comunes en lagos y estanques son los organismos más simples en los cuales se conoce que opera ese mecanismo regulador de funciones.
Los biólogos saben que el reloj biológico desempeña un papel crítico en los seres vivos, pero, a pesar de la abundancia de teorías, hasta ahora no saben cómo ni por qué.
Hasta hace unas tres décadas los científicos consideraban que tales ciclos estaban vinculados, principalmente, a acontecimientos ambientales, como los cambios de estación y del día y de la noche.
Los investigadores de la Universidad de Vanderbilt, en Wisconsin, y de la Facultad de Medicina de Harvard, han dado un paso significativo para responder a esas preguntas, ya que han determinado por primera vez la estructura de una proteína del reloj biológico.
Los científicos denominaron a esa proteína KaiC y proviene de un género de alga verde azul llamada Synechococcus.
Carl Johnson, el profesor de Ciencias Biológicas que dirigió el estudio, encabeza uno de los pocos laboratorios en el mundo que estudia los relojes biológicos en los procariotes, organismos de una sola célula que carecen de núcleo.
Pocos científicos han estudiado los relojes biológicos de esos organismos porque nadie creía que los tuvieran hasta hace poco, dijo Johnson. Esto se debe a que los procariotes se reproducen, típicamente, en menos de 24 horas.
Los biólogos habían desarrollado una regla general, según la cual un organismo que se divide en menos de un día, convirtiéndose en individuos totalmente nuevos en el proceso, no obtendría beneficio biológico alguno de un reloj interno, y por eso dejaron de buscarlo en las bacterias de reproducción rápida.
Pero en los años 80 un grupo de científicos taiwaneses, que no conocían tal regla e investigaban cómo las algas verde azules de los arrozales toman nitrógeno del aire, encontraron que los pequeños organismos regulaban la fotosíntesis durante el día y fijaban nitrógeno en las plantas durante la noche.
Johnson y sus colegas trabajaron sobre este hallazgo y pudieron descubrir la secuencia de tres genes Kai A, B, y C que codifican tres proteínas fundamentales del reloj biológico, a las que llamaron KaiA, KaiB, y KaiC.
Aunque también participan en el proceso otras proteínas, el reloj biológico no funciona sin esas tres, y la KaiC es la más grande de ellas.
A continuación, los investigadores purificaron la proteína y estudiaron su estructura con microscopios electrónicos.
"Encontramos que la KaiC forma una estructura hexagonal en anillo, y esta estructura nos da algunas claves importantes sobre la forma en que el reloj biológico regula la expresión de todo el genoma bacterial", dijo Johnson.
La estructura de la KaiC es similar a la que se encuentra en otras proteínas que se sabe que se enlazan con el ácido desoxirribonucleico de las bacterias, lo cual afirma las indicaciones de que esta proteína interactúa directamente con el ADN.
Sin embargo, la KaiC carece de algunas de las secuencias genéticas características de otras moléculas anulares y eso sugiere, según Johnson, que su interacción puede ser algo nuevo que se encuentra en la naturaleza.
"Ahora ¿cómo funciona esa proteína en términos de los ciclos circadianos?", agregó. "`Esa es la pregunta del millón de dólares!".