Nuevo descubrimiento en los mecanismos de regulación de los genes de organismos eucariotas

Marcelo Yanovsky, investigador independiente del Conicet en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, Conicet-IIBFL), en Argentina, logró demostrar junto con su equipo de laboratorio que unos genes llamados LSM, presentes en todos los organismos eucariotas desde levaduras a humanos, son controlados por un reloj biológico. Los especialistas aseguran que los defectos en su función alteran los ritmos circadianos no solo en el mundo vegetal, sino también en células humanas en cultivo in vitro.

Los LSM son una familia de proteínas de unión al ARN (es una molécula que sirve de intermediaria entre las instrucciones del ADN y la formación de proteínas) que se encuentran en casi todos los organismos. “Estos genes están involucrados en un mecanismo central de todas las células eucariotas conocido como splicing, y entonces nuestros hallazgos vinculan el control de los ritmos por el reloj con el procesamiento por splicing de un subgrupo de genes”, comenta el especialista del Conicet, quien dirige el Laboratorio de Genómica Vegetal de la Fundación Instituto Leloir.

Según Yanovsky los ritmos circadianos son generados por un grupo reducido de genes, denominados genes del reloj, que interactúan entre ellos regulándose mutuamente. Para poder cumplir su función biológica, los genes deben expresarse y convertirse en una proteína. “Entre los ritmos circadianos más clásicos están los ciclos de sueño-vigilia en las personas, los ritmos en actividad locomotora de insectos, y los ritmos en la posición de las hojas en diversas especies de plantas”, explica.

Según el especialista estos se sostienen aun cuando los organismos son transferidos a lugares donde se los aísla de los ciclos naturales de luz y temperatura, y perduran oscilando con períodos cercanos a las 24 horas en condiciones ambientales constantes. “Esto indica que dichos ritmos son generados por un reloj endógeno, conocido como reloj circadiano”, comenta el investigador.

Esta caracterización fue posible gracias a un equipo de última generación disponible en el Instituto de Agrobiotecnología Rosario (Indear), el cual permitió secuenciar en forma masiva millones de moléculas de ARNm, permitiendo en forma simultánea cuantificar su abundancia y a su vez detectar variantes de procesamiento.

“Gracias a esto, pudimos detectar que los genes LSM4 y 5 no impactan de forma similar en el procesamiento y expresión de todos los genes de las plantas, sino que predominantemente afectan un subgrupo de genes vinculados a procesos como los ritmos biológicos y las respuestas al estrés abiótico como frío y sequía”, comenta el investigador, y agrega que esto permite a las plantas ajustar mejor su crecimiento y desarrollo en respuesta a cambios diarios y estacionales que ocurren recurrentemente en el ambiente.

La relevancia del hallazgo es comprender los mecanismos que regulan los ritmos biológicos en plantas, clave para disponer de más herramientas genéticas que permitan optimizar el crecimiento y desarrollo de cultivos en distintas regiones geográficas, en particular, en distintas latitudes.

“El reloj circadiano es parte de la maquinaria que permite a las plantas medir cambios en la duración del período iluminado del día, que varía anualmente de forma muy marcada a medida que nos alejamos del Ecuador, y así anticipar las estaciones y coordinar su crecimiento y desarrollo con las épocas más favorables del año”, dice Yanovsky.

Para el especialista, entender los mecanismos de regulación de los ritmos biológicos en animales puede ser importante para atenuar enfermedades vinculadas al mal desempeño de los relojes como ciertos síndromes del sueño. Sin embargo, dice Yanovsky, que el hallazgo todavía está lejos de impactar sobre aplicaciones concretas en temas agropecuarios o de salud. (Fuente: CONICET/DICYT)