Biología-Molecular

El reloj circadiano y el metabolismo de las grasas se unen a través del mecanismo recién descubierto.

La proteína circadiana Nocturnin, que gobierna las tareas diarias como el metabolismo de las grasas y el uso de energía, funciona de una manera completamente diferente de lo que se pensaba anteriormente, informó un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton. El nuevo mecanismo descubierto revela el vínculo molecular entre las fluctuaciones diarias de la enzima y su papel regulador de la energía en el cuerpo, según un estudio publicado en Nature Communications.

«La comprensión de que Nocturnin funciona de esta manera guiará nuestra forma de pensar sobre el sueño, el estrés oxidativo y el metabolismo, y eventualmente puede servir como un paso hacia la búsqueda de mejores tratamientos para las enfermedades metabólicas», dijo Alexei Korennykh, profesora asociada de biología molecular en Princeton. quien dirigió el trabajo.

Nocturnin es parte del reloj circadiano que altera el metabolismo y el comportamiento de los organismos vivos para satisfacer las necesidades del cuerpo en diferentes momentos del día. Por ejemplo, los niveles de Nocturnin fluctúan a lo largo del día, alcanzando un pico dramático cuando el cuerpo despierta por primera vez. La nocturina también es un regulador crítico del metabolismo; En comparación con los ratones normales, los ratones que carecen de la enzima producen menos insulina, están protegidos de la enfermedad del hígado graso y son menos susceptibles al aumento de peso.

Sin embargo, la función precisa de la Nocturina dentro de las células sigue sin estar clara. Durante muchos años, se pensó que la enzima activaba y desactivaba el metabolismo celular al degradar ciertos mensajes celulares hechos de ácido ribonucleico o ARNm. Sin embargo, el año pasado, tres grupos de investigadores (un grupo de la Universidad de Michigan, un grupo de la Universidad de Minnesota y el equipo de Korennykh) descubrieron que Nocturnin es incapaz de degradar los ARN.

Usando métodos iniciados por Rabinowitz para detectar tejidos en busca de la presencia de metabolitos, los investigadores descubrieron que la Nocturina desempeña un papel mucho más directo en el metabolismo de lo que se apreciaba anteriormente. En lugar de degradar los ARNm, la enzima regula metabolitos específicos que ayudan a la producción de energía y protegen a las células del daño. El estudio determinó que la Nocturina se encuentra en las estructuras productoras de energía de la célula, las mitocondrias, lo que sugiere que aquí es donde la enzima realiza su función.

El equipo descubrió que Nocturnin elimina un grupo de fosfato de dos moléculas importantes en el metabolismo, llamadas NADP + y NADPH. Estas moléculas le permiten a la célula modular los niveles de especies reactivas de oxígeno, que funcionan tanto como agentes dañinos que causan daño como moléculas de señalización que controlan el metabolismo y el almacenamiento de grasa. Los investigadores concluyen que Nocturnin es la primera enzima conocida que realiza esta reacción en NADP + y NADPH dentro de las mitocondrias.

La eliminación de los grupos de fosfato de NADP + y NADPH produce dos moléculas diferentes pero igualmente importantes, NAD + y NADH, que son esenciales para la función de las enzimas metabólicas: las máquinas moleculares que producen energía al descomponer las biomoléculas ricas en energía, como la glucosa.

Por lo tanto, la regulación positiva de Nocturnin cuando un animal despierta por primera vez puede aumentar la producción de energía del cuerpo a toda velocidad al proporcionar más NAD + y NADH. «Es tentador proponer que una función fisiológica de Nocturnin podría ser maximizar los NAD + y NADH disponibles para la generación de energía en una búsqueda de alimentos, utilizando el alto nivel de azúcar en la sangre que los animales tienen en el momento de despertar», dijo Korennykh.

Korennykh y sus colegas también descifraban la estructura cristalina de Nocturnina humana unida a NADPH, mostrando a nivel atómico cómo se produce la reacción mediada por Nocturnina. NADPH se adapta perfectamente al sitio activo de Nocturnin para que la enzima pueda eliminar fácilmente el grupo fosfato de la molécula.

Finalmente, los investigadores determinaron que la versión de Nocturnin de la mosca de la fruta, conocida como Curled, también es incapaz de dividir el ARN. En cambio, Curled utiliza el mismo mecanismo que Nocturnin humano y se dirige a NADP + y NADPH. El gen Curled fue descrito por primera vez hace más de 100 años por Thomas Hunt Morgan, el genetista pionero que ganó un Premio Nobel por demostrar que los genes se llevan en los cromosomas. Aunque Curled ha sido estudiado por investigadores de la mosca de la fruta desde entonces, su mecanismo bioquímico era un misterio hasta ahora.

«Nuestro trabajo muestra que incluso en la era de la genómica y la medicina personalizada, la biología básica aún debe ser entendida», dijo Korennykh. «En el ejemplo de Nocturnin and Curled, una vía que regula algunas de las moléculas más importantes en el metabolismo se ocultó a simple vista durante los últimos 100 años».

Referencia: Nature Communications.

Compártelo en tus redes sociales
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.