Nobel a los mecanismos que controlan los ritmos circadianos
Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, reciben el Premio Nobel de Medicina 2017 por desvelar los mecanismos que gobiernan los ritmos circadianos.
La Academia Sueca acaba de anunciar la concesión del Premio Nobel 2017 a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young, por desentrañar los mecanismos implicados en los ritmos circadianos que permiten la adaptación de los seres vivos a su entorno.
La existencia de un reloj biológico interno que ayuda a anticiparse y adaptarse a los ritmos diarios se conoce desde hace muchos años, pero los galardonados de este año fueron quienes describieron los mecanismos moleculares que lo gobiernan. Sus descubrimientos sentaron las bases para explicar la forma en que las plantas y los animales -incluidos los humanos- sincronizan su ritmo biológico con la rotación de la Tierra.
Empleando la mosca de la fruta como modelo, los laureados aislaron un gen que controla el ritmo biológico diario normal y mostraron que codifica una proteína que se acumula en la célula durante la noche, para después ser degradada durante el día.
Posteriormente, identificaron componentes proteicos adicionales de esta maquinaria, mostrando cómo funciona en el nivel celular. Gracias a su labor ha sido posible desentrañar todas las funciones en las que están implicados esos mecanismos, que van desde el comportamiento hasta los niveles hormonales, la temperatura corporal, el sueño…
Descubrimiento del gen ‘period’
En 1984, Jeffrey Hall y Michael Rosbash, de la Universidad Brandeis, en Boston, junto a Michael Young, de la Universidad Rockefeller, en Nueva York, aislaron el gen period. A continuación, Jeffrey hall y Michael Rosbash descubrieron que PER, la proteína que codifica period, se acumula durante la noche y se degrada durante el día. De esta manera, los niveles de PER oscilan durante el ciclo de 24 horas, en sincronía con el ritmo circadiano.
El siguiente objetivo era entender la forma en la que esas oscilaciones circadianas se podían generar y mantener. Hall y Rosbash plantearon la hipótesis de que PER bloqueaba la actividad de period, y argumentaron que, mediante un mecanismo de feedback inhibitorio, PER podría prevenir su propia síntesis y regular sus propios niveles en un ritmo cíclico y continuo.
El modelo trazado hasta ese momento resultaba muy prometedor, pero aún quedaban algunas piezas del puzle por encajar. Para bloquear la actividad de period, la proteína PER, que se produce en el citoplasma, tendría que llegar al núcleo de la célula. Hall y Rosbash habían demostrado que PER se expresa en el núcleo durante la noche; la cuestión era saber cómo.
En 1994, Michael Young descubrió un segundo gen reloj, timeless, que codifica la proteína TIM, necesaria para un ritmo circadiano normal. En concreto, mostró que, cuando TIM se une a PER, las dos proteínas son capaces de entrar en el núcleo celular, donde bloquean la actividad del gen period para cerrar el bucle de feedback inhibitorio.
Ese mecanismo de retroalimentación explicaría la forma en la que emerge la necesaria oscilación de los niveles de proteínas, pero también plantea más preguntas. ¿Qué controla la frecuencia de las oscilaciones? Young identificó otro gen, doubletime, que codifica la proteína DBT, que retrasa la acumulación de PER. Esto proporcionaría un mejor ajuste al ciclo de 24 horas.
En los años subsiguientes a estos descubrimientos, diversos grupos de investigación han revelado otros componentes del reloj biológico, que explican tanto su estabilidad como su función. Los tres galardonados de este año identificaron proteínas adicionales requeridas para la activación de period, así como para el mecanismo mediante el cual la luz puede sincronizar el reloj.
Jeffrey Hall
Nacido en 1945 en Nueva York, Jeffery Hall se doctoró en 1971 en la Universidad de Washinton, en Seattle. Hizo una estancia postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California, en Pasadena, de 1971 a 1973. Inició su andadura en la Universidad Brandeis, en Waltham, en 1974 y en 202 se asoció a la Universidad de Maine.
Michael Rosbash
Michael Rosbash nació en Kansas City en 1944. Se doctoró en 1970 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge. Hizo una estancia postdoctoral de tres años en la Universidad de Edimburgo, en Escocia, y desde 1074 ha desarrollado su carrera en la Universidad de Brandeis, en Waltham.
Michael Young
Michael Young nació en 1949 en Miami. Se doctoró en la Universidad de Texas, en Austin, en 1975. Entre 1975 y 1977 hizo una estancia postdoctoral en la Universidad de Stanfor, en Palo Alto. Desde 1978 ha desempeñado su labor investigadora en la Universidad Rochkefeller, en Nueva York.