Investigadores de la Universidad de Toronto han descubierto que un gen controla la forma en que nuestro cuerpo se adapta a los cambios de estación.
El gen es un micro-ARN llamado miR-132/212 y juega un papel en el funcionamiento del reloj interno, más conocido como ritmo circadiano, localizado en el núcleo supraquiasmático del cerebro. Este núcleo contiene un grupo de neuronas del hipotálamo medial. miR-132/212 ya era conocido por estar implicado en los trastornos del estado de ánimo, especialmente en la depresión.
Los ritmos circadianos son cambios físicos, mentales y conductuales que siguen un ciclo aproximado de 24 horas y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad en el ambiente de un organismo. Se encuentran en la mayoría de los seres vivos, incluidos los animales, las plantas y muchos microbios diminutos.
“El ritmo circadiano no es sólo el responsable del comportamiento y de los procesos psicológicos de un individuo durante los ciclos que alternan el día y la noche, sino que también controla los mecanismos que permiten al cuerpo habituarse a las variaciones de la duración de los días a lo largo de las estaciones”, explica Lucia Mendoza-Viveros, una de las autoras de la investigación, en un comunicado de la citada universidad.
El gen miR-132/212 es un micro-ARN, es decir, un ARN o ácido nucleico que tiene la capacidad de regular la expresión de otros genes. Sin embargo, miR-132/212, al revés que la mayor parte de los genes, no produce proteínas. En su lugar, este gen controla la expresión de otras proteínas que desempeñan un papel en el funcionamiento del reloj interno del cuerpo.
Los investigadores llegaron a esta conclusión estudiando ratones que no tenían el gen miR-132/212. Descubrieron que los ratones que tenían desactivado este gen se adaptaban mejor a los días de invierno, que sólo presentan ocho horas de luz, frente a 16 horas de oscuridad.
El gen es un micro-ARN llamado miR-132/212 y juega un papel en el funcionamiento del reloj interno, más conocido como ritmo circadiano, localizado en el núcleo supraquiasmático del cerebro. Este núcleo contiene un grupo de neuronas del hipotálamo medial. miR-132/212 ya era conocido por estar implicado en los trastornos del estado de ánimo, especialmente en la depresión.
Los ritmos circadianos son cambios físicos, mentales y conductuales que siguen un ciclo aproximado de 24 horas y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad en el ambiente de un organismo. Se encuentran en la mayoría de los seres vivos, incluidos los animales, las plantas y muchos microbios diminutos.
“El ritmo circadiano no es sólo el responsable del comportamiento y de los procesos psicológicos de un individuo durante los ciclos que alternan el día y la noche, sino que también controla los mecanismos que permiten al cuerpo habituarse a las variaciones de la duración de los días a lo largo de las estaciones”, explica Lucia Mendoza-Viveros, una de las autoras de la investigación, en un comunicado de la citada universidad.
El gen miR-132/212 es un micro-ARN, es decir, un ARN o ácido nucleico que tiene la capacidad de regular la expresión de otros genes. Sin embargo, miR-132/212, al revés que la mayor parte de los genes, no produce proteínas. En su lugar, este gen controla la expresión de otras proteínas que desempeñan un papel en el funcionamiento del reloj interno del cuerpo.
Los investigadores llegaron a esta conclusión estudiando ratones que no tenían el gen miR-132/212. Descubrieron que los ratones que tenían desactivado este gen se adaptaban mejor a los días de invierno, que sólo presentan ocho horas de luz, frente a 16 horas de oscuridad.
Gen desactivado
A continuación descubrieron que los ratones que tienen desactivado este gen expresaban de manera defectuosa las proteínas que controlan la estructura de las neuronas del reloj central.
Asimismo, determinaron que esa estructura neuronal era diferente entre los ratones que tenían el gen miR-132/212 y los que no lo tenían. Estas diferencias estructurales afectan a la capacidad de los ratones con el gen desactivado a responder correctamente a las variaciones estacionales.
Para confirmar sus descubrimientos, los investigadores compararon los ratones que no expresaban el gen miR-132/212 con hamsters, mamíferos extremadamente sensibles a las variaciones estacionales.
Comprobaron que los hamsters, que no se reproducen durante la hibernación y que además experimentan cambios metabólicos en la estación fría, presentan también cambios en sus estructuras neuronales y muestran niveles de expresión genética similar a los de los ratones con el gen miR-132/212 desactivado.
Esta comparación les mostró que estaban en la pista correcta y que este gen, efectivamente, ayuda a formar la estructura de la parte del cerebro donde se encuentra el reloj interno, lo que ayuda a los cuerpos a notar la diferencia entre estaciones.
Cuando los investigadores estudian el ritmo circadiano, en general sólo aprecian el momento del día. Sin embargo, en la misma parte del cerebro, un mecanismo controla también el período del año. Eso significa que, dentro de la misma parte del cerebro, un mecanismo similar al que controla los períodos del día y la noche, controla también las estaciones.
Cambiando ciertos parámetros, podemos intentar alinear el horario del cuerpo al entorno exterior, señalan los investigadores. Ahora que sabemos que el gen miR-132/212 afecta a la capacidad del cerebro de adaptarse a los cambios de estación, sería interesante comprender si su mala expresión génica es responsable de trastornos afectivos estacionarios, ya que desempeña un papel en la depresión, concluyen los investigadores.
A continuación descubrieron que los ratones que tienen desactivado este gen expresaban de manera defectuosa las proteínas que controlan la estructura de las neuronas del reloj central.
Asimismo, determinaron que esa estructura neuronal era diferente entre los ratones que tenían el gen miR-132/212 y los que no lo tenían. Estas diferencias estructurales afectan a la capacidad de los ratones con el gen desactivado a responder correctamente a las variaciones estacionales.
Para confirmar sus descubrimientos, los investigadores compararon los ratones que no expresaban el gen miR-132/212 con hamsters, mamíferos extremadamente sensibles a las variaciones estacionales.
Comprobaron que los hamsters, que no se reproducen durante la hibernación y que además experimentan cambios metabólicos en la estación fría, presentan también cambios en sus estructuras neuronales y muestran niveles de expresión genética similar a los de los ratones con el gen miR-132/212 desactivado.
Esta comparación les mostró que estaban en la pista correcta y que este gen, efectivamente, ayuda a formar la estructura de la parte del cerebro donde se encuentra el reloj interno, lo que ayuda a los cuerpos a notar la diferencia entre estaciones.
Cuando los investigadores estudian el ritmo circadiano, en general sólo aprecian el momento del día. Sin embargo, en la misma parte del cerebro, un mecanismo controla también el período del año. Eso significa que, dentro de la misma parte del cerebro, un mecanismo similar al que controla los períodos del día y la noche, controla también las estaciones.
Cambiando ciertos parámetros, podemos intentar alinear el horario del cuerpo al entorno exterior, señalan los investigadores. Ahora que sabemos que el gen miR-132/212 afecta a la capacidad del cerebro de adaptarse a los cambios de estación, sería interesante comprender si su mala expresión génica es responsable de trastornos afectivos estacionarios, ya que desempeña un papel en la depresión, concluyen los investigadores.
Referencia
miR-132/212 Modulates Seasonal Adaptation and Dendritic Morphology of the Central Circadian Clock. Cell Reports April 2017, 19(3):505-520. doi : 10.1016/j.celrep.2017.03.057.
miR-132/212 Modulates Seasonal Adaptation and Dendritic Morphology of the Central Circadian Clock. Cell Reports April 2017, 19(3):505-520. doi : 10.1016/j.celrep.2017.03.057.