Cómo una fuerza mecánica puede influir en el reloj interno de nuestras células

Los seres vivos poseemos un ciclo biológico interno, conocido como reloj circadiano, que nos permite adaptarnos a las modificaciones ambientales derivadas de la rotación de la Tierra. Actividades fisiológicas cruciales como el sueño, los procesos metabólicos, las variaciones hormonales, de temperatura corporal y de tensión arterial, están reguladas por ese reloj interno. En 2017 el Premio Nobel de Medicina se concedió a los investigadores que realizaron importantes hallazgos sobre los mecanismos que lo controlan.

El correcto funcionamiento del reloj es fundamental para que los seres vivos nos podamos anticipar a los cambios entre el día y la noche, y adaptar nuestra fisiología para hacerles frente. Un ejemplo del desajuste entre el reloj circadiano y el ambiente externo es el trastorno conocido como “jet lag”, que se traduce en cambios fisiológicos en las personas que viajan por diferentes husos horarios en pocas horas. Ahora, un equipo integrado, entre otros, por Xavier Trepat, del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad de Barcelona (UB), así como Juan F. Abenza, del IBEC, han dado un paso más para descifrar su funcionamiento y han descrito el mecanismo por el cual el reloj circadiano de las células se desregula en respuesta a fuerzas físicas externas. El trabajo es fruto de una colaboración entre el IBEC y la Universidad Pompeu Fabra en Barcelona.

A través de experimentos in vitro utilizando fibroblastos de ratón, células del tejido conectivo encargadas entre otras cosas de mantener su estructura, los autores del estudio han visto que la proteína YAP (del inglés Yes-Associated Protein), es la clave en la desregulación del reloj circadiano. Esta misma proteína también controla la proliferación celular y está relacionada con el desarrollo de metástasis en diferentes tipos de cáncer.

La proteína YAP es el punto hacia donde confluyen las señales mecánicas externas y que hace que las células sean capaces de percibir la rigidez de su entorno. YAP se encuentra en una forma inactiva en el citoplasma de las células, y en respuesta a estímulos mecánicos, se activa y entra en el núcleo, donde actúa concretamente sobre algunos genes “diana” iniciando una respuesta al estímulo inicial.

Recreación artística simbólica del concepto de reloj interno de una célula. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Los investigadores han utilizado técnicas avanzadas de microscopía confocal, microfabricación y análisis para estudiar el funcionamiento del reloj circadiano en células individuales. Han aplicado perturbaciones mecánicas, bioquímicas y genéticas de manera controlada sobre las células y han visto que uno de esos genes “diana” de YAP es Rev- erb alfa, un gen clave en el control del reloj circadiano.

La observación de que YAP altera el ritmo de las células añade una nueva dimensión a la regulación del reloj circadiano y aporta elementos que pueden contribuir a explicar por qué deja de funcionar correctamente en células cancerosas y en células en proceso de envejecimiento.

El estudio se titula “Mechanical control of the mammalian circadian clock via YAP/TAZ and TEAD”. Y se ha publicado en la revista académica Journal of Cell Biology. (Fuente: IBEC)