Metabolismo y reloj biológico

Las oscilaciones circadianas se basan en las proteínas maestras CLOCK y BMAL1 para desencadenar la expresión genética rítmica que actúa en determinadas funciones biológicas bajo control circadiano. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios han analizado las oscilaciones del transcriptoma. Ahora bien, las proteínas son los verdaderos mediadores de la función celular, por lo que el mundo científico debe reconsiderar su planteamiento y ampliar la investigación al nivel proteómico.

El proyecto «Circadian clock function by quantitative proteomics and phosphoproteomics» (CLOCKPROTEOMICS), financiado con fondos de la UE, analizó el papel de las proteínas en el funcionamiento del reloj biológico en tejidos de ratones. Se utilizaron las técnicas más avanzadas de espectrometría de masas junto a la proteómica cuantitativa para investigar los ritmos circadianos en la expresión de proteínas de los mamíferos.

Se descubrió que cerca del 6 % de las proteínas hepáticas siguen un ciclo diario y que sus oscilaciones difieren de las de sus transcritos, lo que indicaba con claridad que los mecanismos postranscripción son los que deciden la fase de las proteínas rítmicas y rigen los procesos metabólicos.

Aparte de para el metabolismo, las oscilaciones circadianas de las proteínas hepáticas también parecen ser decisivas en el caso de otros procesos celulares. El siguiente paso para el proyecto fue describir las oscilaciones circadianas en proteínas fosforiladas, una modificación que se asocia con la mejora de la función de las proteínas. Los resultados pusieron de manifiesto oscilaciones circadianas en los niveles de fosforilación de las proteínas hepáticas.

Además, se estudió cuáles son los complejos proteicos que se enlazan para sincronizar secuencias de consenso de ADN, y en especial con el promotor del gen PER2. Se detectaron proteínas adicionales, aparte de BMAL y CLOCK, que se enlazan con secuencias de consenso de ADN y se describió por primera vez el papel de las proteínas CLOCK en la modificación de la cromatina.

El trabajo del estudio CLOCKPROTEOMICS ha hecho hincapié en la importancia del reloj circadiano en el metabolismo de los mamíferos. Los investigadores han sacado a la luz conocimientos de gran valor sobre el mecanismo de las proteínas CLOCK para regular la transcripción genética.