Descubren un reloj biológico que regula el crecimiento y desarrollo celular

Un nuevo hallazgo en el campo de la biología molecular reveló la existencia de un reloj biológico que controla el crecimiento y desarrollo celular. Investigadores del Cold Spring Harbor Laboratory identificaron este reloj en el gusano C. elegans, el cual orquesta pulsos de actividad genética cruciales a lo largo de su desarrollo. Cuando este reloj se interrumpe, el proceso de desarrollo se detiene, lo que proporciona nuevas pistas sobre el origen de trastornos relacionados con el crecimiento.

El descubrimiento fue realizado por el profesor Christopher Hammell y su equipo, quienes previamente habían observado que el desarrollo en C. elegans se guía por pulsos de expresión genética. Sin embargo, lo que no estaba claro era cómo se cronometraban esos pulsos con tanta precisión.

Los investigadores encontraron que dos proteínas, MYRF-1 y LIN-42, forman un circuito de retroalimentación que actúa como el reloj central de desarrollo en el genoma del gusano. Estas proteínas determinan el inicio y la duración de cada pulso de expresión genética, marcando un precedente en el estudio de relojes biológicos no repetitivos.

Según Hammell, "este es el reloj central para todas las células en el gusano. Coordina una serie finita de pulsos de expresión genética que deben ocurrir solo una vez y en orden para un progreso adecuado del desarrollo. Es como una traba que activa y desactiva genes múltiples veces durante el desarrollo, pero finalmente solo avanza en una dirección".

Para desentrañar el mecanismo del reloj, el equipo combinó experimentos de biología molecular tradicional con secuenciación de ADN y proteínas, además de utilizar la herramienta de inteligencia artificial AlphaFold. Los hallazgos revelaron que MYRF-1 desempeña un papel crítico al iniciar cada etapa del desarrollo y es esencial para el control de los puntos de verificación que marcan su finalización.

Una vez que comienza un pulso de actividad genética, MYRF-1 activa LIN-42, que a su vez regula la intensidad y duración del pulso genético. Juntas, estas proteínas garantizan que el desarrollo avance en el orden y ritmo correctos. Cuando los investigadores bloquearon MYRF-1, todo el programa de desarrollo colapsó.

El equipo también incluyó a Leemor Joshua-Tor, director de investigación en CSHL, y su próximo objetivo es entender mejor cómo interactúan físicamente MYRF-1 y LIN-42, y cómo funcionan estos relojes de desarrollo en diferentes células. Una de las preguntas más intrigantes es si los relojes celulares individuales se comunican entre sí durante el desarrollo.

La investigación apunta a que entender cómo funcionan los relojes de desarrollo y cómo permanecen sincronizados podría ofrecer información valiosa sobre el crecimiento celular, la diferenciación y la progresión de tejidos y órganos. Además, este conocimiento podría ayudar a los científicos a comprender mejor los trastornos del desarrollo y ciertas enfermedades genéticas. Al revelar cómo los sistemas internos de temporización del cuerpo mantienen el crecimiento en marcha, estos hallazgos podrían señalar nuevas formas de abordar condiciones en las que el desarrollo normal se ve interrumpido.

Como un tren que finalmente recibe la señal para salir de la estación, el recién descubierto reloj MYRF-1/LIN-42 parece garantizar que el desarrollo avance de manera constante, una etapa a la vez.