Existe una nueva esperanza para tratar el desfase horario, el insomnio y otros trastornos del sueño gracias a una investigación reciente realizada por un equipo multidisciplinario que arroja luz sobre los mecanismos subyacentes a los ritmos circadianos. Uno de los principales organismos utilizados para investigar los ritmos circadianos es la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), uno de los principales organismos utilizados por los investigadores para determinar la estructura y el objetivo del sensor del ritmo circadiano.
La investigación, «Estructura atemporal criptocromática revela mecanismos de sincronización circadianos», se publicó el 26 de abril en la revista Nature. La investigación se centró en los criptocromos de la mosca de la fruta, que son componentes clave de los relojes biológicos de plantas y animales, incluidos los humanos. En las moscas y otros insectos, los criptocromos, que se activan con la luz azul, sirven como sensores de luz primarios para ajustar los ritmos circadianos. El objetivo del fotosensor codificado, conocido como ‘Timeless’ (TIM), es una proteína grande y compleja de la que no se pudo obtener una imagen previamente y, por lo tanto, sus interacciones con Cryptochrome no se comprenden bien.
Los ritmos circadianos operan a través de bucles de retroalimentación genética. Los investigadores encontraron que la proteína TIM, junto con su compañera, la proteína Period (PER), trabajan juntas para inhibir los genes responsables de su producción. Con retrasos apropiados entre la expresión génica y los eventos de represión, se genera una oscilación en los niveles de proteína. Esta oscilación representa «el tictac de un reloj y parece ser algo exclusivo del ritmo circadiano», dijo el autor principal Brian Crane, profesor George W. y Grace L. Todd y presidente del Departamento de Química y Biología Química en el Colegio de Letras. y la ciencia.
La luz azul cambia la química y la estructura del cofactor de flavina en el criptocromo, dijo Crane, lo que permite que la proteína se una a la proteína TIM e inhibe la capacidad de TIM para suprimir la expresión génica y, por lo tanto, restablecer su oscilación. Gran parte del arduo trabajo en el estudio se centró en descubrir cómo producir el complejo criptocromo-TIM para que pudiera estudiarse, dijo Crane, porque TIM es una proteína tan grande y poco práctica. Para lograr sus hallazgos, el primer autor Changfan Lin, MS ’17, Ph.D. (21), modificaron la proteína criptocromo para mejorar la estabilidad del complejo criptocromo-TIM y utilizaron técnicas innovadoras para purificar las muestras, haciéndolas adecuadas para la obtención de imágenes de alta resolución.
«Estos nuevos métodos nos permitieron obtener imágenes detalladas de las estructuras de las proteínas y obtener información valiosa sobre su función», dijo Lin, becario postdoctoral en el Consorcio de Investigación de Ataxia de la Fundación Frederick en Caltech. regulación, sino que también abre nuevas posibilidades para el desarrollo de terapias que apunten a los procesos relevantes. (Y YO)
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