Investigadores estadounidenses y de Singapur han hallado una proteína que controla el reloj biológico, alterando su propia función además de desvelar nuevas vías para tratar los cambios estacionales y el jet lag.
Destacan que se encuentra al final de la proteína caseína quinasa 1 delta (CK1δ), que actúa “como marcador del ritmo de nuestro reloj biológico interno o de los ciclos naturales de 24 horas que controlan los patrones de sueño-vigilia y otras funciones diarias, conocidas como ritmo circadiano”.
En este estudio experimental que difunde Proceedings of the National Academy of Sciences, se explica que CK1δ regula los ritmos circadianos al marcar otras proteínas que intervienen en nuestro reloj biológico, para ajustar con precisión la sincronización de estos ritmos. Además de modificar otras proteínas, la propia CK1δ puede marcarse, alterando así su propia capacidad para regular las proteínas implicadas en el funcionamiento del reloj interno.
En investigaciones anteriores se identificaron dos versiones distintas de CK1δ, conocidas como isoformas δ1 y δ2, que varían en solo 16 aminoácidos, justo al final de la proteína, en una parte llamada cola C-terminal.
Sin embargo, estas pequeñas diferencias afectan significativamente la función de CK1δ. Si bien se sabía que, cuando se etiquetan estas proteínas, su capacidad para regular el reloj corporal disminuye, nadie conocía exactamente cómo sucedía.
Utilizando técnicas avanzadas de espectroscopía, descubrieron que la forma en que se etiquetan las proteínas se determina por sus distintas secuencias de cola.
Más de 25 años sin respuesta
Como detalla la profesora Carrie Partch, de la Universidad de California en Santa Cruz y autora del estudio, “nuestros hallazgos señalan tres sitios específicos en la cola de CK1δ donde los grupos fosfato pueden unirse y que son cruciales para controlar la actividad de la proteína. Cuando estos puntos se marcan con un grupo fosfato, CK1δ se vuelve menos activa, lo que significa que no influye en nuestros ritmos circadianos de manera tan efectiva. Mediante el uso de análisis de alta resolución, pudimos identificar los sitios exactos involucrados”.
Al analizar esta proteína por primera vez hace más de 30 años mientras investigaba su papel en la división celular, el profesor David Virshup, director del Programa de Biología del Cáncer y Células Madre en Duke-NUS y miembro del equipo, subraya que “con la tecnología de la que disponemos ahora, por fin hemos podido llegar al fondo de una cuestión que llevaba más de 25 años sin respuesta. Hemos descubierto que la cola de δ1 interactúa más extensamente con la parte principal de la proteína, lo que provoca una mayor autoinhibición en comparación con δ2. Esto significa que δ1 se regula más estrechamente por su cola que δ2. Cuando estos sitios se mutan o se eliminan, δ1 se vuelve más activa, lo que provoca cambios en los ritmos circadianos. Por el contrario, δ2 no tiene el mismo efecto regulador desde su región de la cola”.
Este descubrimiento pone de relieve cómo una pequeña parte de la CK1δ puede influir en gran medida en su actividad general. Esta autorregulación es vital para mantener equilibrada la actividad de la CK1δ, lo que, a su vez, ayuda a regular nuestros ritmos circadianos.
Más allá de curar el jet lag
El estudio también abordó las implicaciones más amplias de estos hallazgos. La CK1δ desempeña un papel en varios procesos importantes más allá de los ritmos circadianos, como la división celular, el desarrollo del cáncer y ciertas enfermedades neurodegenerativas.
Al comprender mejor cómo se regula la actividad de la CK1δ, los científicos podrían abrir nuevas vías para tratar no solo los trastornos del ritmo circadiano, sino también una variedad de afecciones.
Por último, el profesor Patrick Tan, vicedecano sénior de investigación de Duke-NUS, subraya que “regular nuestro reloj interno va más allá de curar el jet lag: se trata de mejorar la calidad del sueño, el metabolismo y la salud en general. Este importante hallazgo podría abrir nuevas puertas para tratamientos que podrían transformar la forma en que gestionamos estos aspectos esenciales de nuestra vida diaria”.
El siguiente paso de este equipo será investigar más a fondo cómo los factores del mundo real, como la dieta y los cambios ambientales, afectan los sitios de marcado de CK1δ. Esto podría ofrecer información sobre cómo estos factores afectan los ritmos circadianos y podría conducir a soluciones prácticas para gestionar las alteraciones.
Ritmos circadianos y jet lag
El desfase horario, también conocido como jet lag o trastorno por disritmia circadiana, es un problema temporal del sueño que puede afectar a cualquier persona que atraviese rápidamente varios husos horarios.
Como explica Mayo Clinic, el cuerpo tiene su propio reloj interno, que le indica cuándo debe permanecer despierto y cuándo debe dormir.
El desfase horario se produce porque el reloj interno del cuerpo se sincroniza con su huso horario original y no lo ha cambiado al del lugar al que ha viajado. Cuantos más husos horarios haya cruzado, mayor es la probabilidad de que experimente jet lag.
El desfase horario puede provocar fatiga durante el día, malestar, dificultad para mantenerse alerta y problemas estomacales. Los síntomas suelen aparecer de uno a dos días después de haber viajado por, al menos, dos lugares con husos horarios diferentes. Tal vez empeoren o duren más tiempo cuanto más lejos se viaje, en especial si se va en avión hacia el este. Por lo general, lleva alrededor de un día recuperarse por cada huso horario que se atraviesa.
