Las encuestas muestran que los singapurenses se encuentran entre las personas más desfavorecidas del mundo, siendo el insomnio un trastorno común del sueño al que se enfrentan alrededor del 15,3% de los singapurenses. Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Escuela de Medicina Duke-NUS (Duke- NUS) y la Universidad de California en Santa Cruz explica cómo las mutaciones en ciertas proteínas pueden acortar nuestro tiempo de reloj biológico, haciendo que algunas personas extremen las "alondras matutinas" porque sus relojes internos operan en un ciclo de 20 horas en lugar de ser sincronizados con el ciclo de 24 horas de día y noche. Esto hace que se levanten y duerman temprano en la mañana y la noche, respectivamente. El estudio, publicado recientemente eneLife, muestra que el mismo mecanismo de interruptor molecular afectado por estas mutaciones está funcionando en animales que van desde moscas de la fruta hasta personas.
Los relojes biológicos son el dispositivo de sincronización innato de un organismo. Se compone de proteínas específicas llamadas proteínas del reloj, que interactúan en las células de todo el cuerpo. Los relojes biológicos producen y regulan los ritmos circadianos- los cambios físicos, mentales y conductuales que siguen un ciclo diario. Por ejemplo, dormir por la noche y estar despierto durante el día es un ejemplo de un ritmo circadiano relacionado con la luz. Muchas personas con trastornos de la fase del sueño tienen cambios en sus proteínas del reloj. Generalmente, las mutaciones que hacen que el reloj se acorte tienen un efecto de alondra matutina y las que hacen que el reloj funcione más tiempo tienen un efecto pronunciado de búho nocturno.
"En este nuevo estudio, nuestro equipo se centró en mutaciones en una proteína llamada caseína quinasa 1 (CK1), que regula una proteína del reloj central llamada PERIOD (PER). Las mutaciones que alteran el reloj en CK1 se conocían desde hace años, pero no estaba claro cómo cambiaron el tiempo del reloj", dijo el Dr. Rajesh Narasimamurthy, científico principal de investigación del programa de Biología del Cáncer y las Células Madre (CSCB) de Duke-NUS.
Junto con científicos de la Universidad de California en Santa Cruz y la Universidad de California en San Diego, el equipo realizó un análisis estructural y bioquímico de las proteínas CK1 y PER que sugería cómo funciona el interruptor.
Los hallazgos muestran que CK1 puede modificar cualquiera de los dos sitios en la proteína PER. La modificación de un sitio estabiliza per, mientras que la otra modificación desencadena su degradación. Cuando el interruptor molecular que controla la abundancia de las proteínas PER está funcionando bien, genera una oscilación de 24 horas en el reloj biológico. El equipo demostró cómo las mutaciones en CK1 o PER en sí pueden alterar el equilibrio, favoreciendo la degradación sobre la estabilización, alterando así el reloj biológico.
"Nuestros resultados proporcionan una base mecanicista para entender el papel esencialmente universal de CK1 como regulador de los relojes circadianos eucariotas. Es importante entender cómo estas proteínas del reloj regulan nuestros ritmos circadianos, porque esos ritmos afectan no sólo el ciclo del sueño, sino casi todos los aspectos de nuestra fisiología. La comprensión de estos mecanismos moleculares puede permitir a los científicos desarrollar terapias para intervenir en el reloj para aliviar las interrupciones, ya sean causadas por condiciones hereditarias o por trabajo por turnos o jet lag", dijo el profesor David Virshup, director del programa Duke-NUS CSCB y autor correspondiente de este estudio.
"Los trastornos del sueño pueden dar lugar a graves consecuencias para la salud y reducir la calidad de vida entre las personas afectadas en Singapur y más allá. Este importante estudio ejemplifica cómo la fertilización cruzada de ideas y la colaboración entre los investigadores puede producir información importante que puede conducir a estrategias futuras para tratar los trastornos del sueño", dijo el profesor Patrick Casey, vicedecano sénior de investigación de Duke-NUS.
El equipo está investigando actualmente cómo modificar la actividad de CK1 para cambiar la velocidad del reloj. Estos estudios guiarán la búsqueda de terapias que puedan tratar el jet lag y los trastornos del sueño
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