Wyss Institute at Harvard University
Denominado a menudo "reloj biológico", el ritmo circadiano controla a qué hora del día la gente está más alerta, hambrienta o cansada, debido a un proceso biológico complejo que no es exclusivo de los seres humanos.
Los ritmos circadianos, que oscilan en un ciclo de aproximadamente 24 horas adaptándose a la rotación de la Tierra, se han observado en la mayor parte de plantas, animales, hongos y cianobacterias del planeta, y son responsables de la regulación de muchos aspectos del metabolismo de las funciones fisiológicas, conductuales y metabólicas.
Ahora, científicos dirigido por la especialista en biología sintética Pamela Silver, de la Universidad de Harvard, han aprovechado el mecanismo circadiano de las cianobacterias para trasplantarlo a una especie común de bacteria que, de manera natural, no es circadiana. El trabajo aparece en un nuevo artículo publicado en Science Advances.
"Al observar los sistemas de la naturaleza como modulares, pensamos como ingenieros para manipular y utilizar circuitos biológicos de una manera predecible y programable", dice Silver en la nota de prensa de Harvard.
El equipo de Silver utilizó esta metodología para trasplantar con éxito un ritmo circadiano a la especie bacteriana de E. coli, que es ampliamente utilizado como célula-conejillo de indias por los biólogos debido a lo bien que la entendemos y la facilidad con la que puede ser alterada genéticamente.
El proceso
Para crear un ritmo circadiano en E. coli, el circuito de proteínas responsable de regular las oscilaciones circadianas fue retirado de forma modular de las cianobacterias -una especie de bacterias fotosintéticas que son las únicas de las que se sabe que contienen de forma natural un ritmo circadiano-.
Entonces el circuito fue trasplantado a E. coli, donde puede conectarse a componentes de expresión de genes adicionales para potencialmente influir en las funciones metabólicas y conductuales en relación programable con el ciclo día-noche.
Los ritmos circadianos, que oscilan en un ciclo de aproximadamente 24 horas adaptándose a la rotación de la Tierra, se han observado en la mayor parte de plantas, animales, hongos y cianobacterias del planeta, y son responsables de la regulación de muchos aspectos del metabolismo de las funciones fisiológicas, conductuales y metabólicas.
Ahora, científicos dirigido por la especialista en biología sintética Pamela Silver, de la Universidad de Harvard, han aprovechado el mecanismo circadiano de las cianobacterias para trasplantarlo a una especie común de bacteria que, de manera natural, no es circadiana. El trabajo aparece en un nuevo artículo publicado en Science Advances.
"Al observar los sistemas de la naturaleza como modulares, pensamos como ingenieros para manipular y utilizar circuitos biológicos de una manera predecible y programable", dice Silver en la nota de prensa de Harvard.
El equipo de Silver utilizó esta metodología para trasplantar con éxito un ritmo circadiano a la especie bacteriana de E. coli, que es ampliamente utilizado como célula-conejillo de indias por los biólogos debido a lo bien que la entendemos y la facilidad con la que puede ser alterada genéticamente.
El proceso
Para crear un ritmo circadiano en E. coli, el circuito de proteínas responsable de regular las oscilaciones circadianas fue retirado de forma modular de las cianobacterias -una especie de bacterias fotosintéticas que son las únicas de las que se sabe que contienen de forma natural un ritmo circadiano-.
Entonces el circuito fue trasplantado a E. coli, donde puede conectarse a componentes de expresión de genes adicionales para potencialmente influir en las funciones metabólicas y conductuales en relación programable con el ciclo día-noche.
En las E. coli experimentales, el circuito estaba vinculado a proteínas fluorescentes que iluminaban cada vez que se desencadenaban las oscilaciones circadianas, haciendo que la E. coli brillara rítmicamente, confirmando visualmente el éxito del trasplante.
Humanos
La ingeniería podría ser utilizada para controlar la microbiota intestinal con píldoras de probióticos.
El ritmo circadiano humano se ha demostrado que afecta al metabolismo, que cuando se desequilibra puede contribuir a la obesidad y la intolerancia a la glucosa. Además, la eficacia de muchos fármacos varía según el punto del ciclo circadiano del paciente en el que se administren.
A largo plazo, podría incluso combatirse el jet-lag, señalan los investigadores.
"Lo que es realmente sorprendente es que hemos demostrado la modularidad de los sistemas biológicos, y podría abrir nuevas puertas a la comprensión de cómo otros circuitos biológicos modulares pueden ser trasplantados de una especie a otra", señala Silver.
Humanos
La ingeniería podría ser utilizada para controlar la microbiota intestinal con píldoras de probióticos.
El ritmo circadiano humano se ha demostrado que afecta al metabolismo, que cuando se desequilibra puede contribuir a la obesidad y la intolerancia a la glucosa. Además, la eficacia de muchos fármacos varía según el punto del ciclo circadiano del paciente en el que se administren.
A largo plazo, podría incluso combatirse el jet-lag, señalan los investigadores.
"Lo que es realmente sorprendente es que hemos demostrado la modularidad de los sistemas biológicos, y podría abrir nuevas puertas a la comprensión de cómo otros circuitos biológicos modulares pueden ser trasplantados de una especie a otra", señala Silver.
Referencia bibliográfica:
Anna H. Chen, David Lubkowicz, Vivian Yeong, Roger L. Chang, y Pamela A. Silver: Transplantability of a Circadian Clock to a Noncircadian Organism. Science Advances (2015). DOI: 10.1126/sciadv.1500358
Anna H. Chen, David Lubkowicz, Vivian Yeong, Roger L. Chang, y Pamela A. Silver: Transplantability of a Circadian Clock to a Noncircadian Organism. Science Advances (2015). DOI: 10.1126/sciadv.1500358