Tres componentes proteicos -KaiA, KaiB y KaiC- forman el reloj biológico de las cianobacterias: engranajes, muelles y balanzas de un sistema ingenioso que se asemeja a un reloj suizo de precisión.

En 2005, científicos japoneses publicaron un artículo en ‘Science’ mostrando que una solución de estos tres componentes en un tubo de ensayo podría funcionar durante un ciclo de 24 horas durante días cuando se agregó un poco de energía, pero no fueron capaces de descubrir el funcionamiento exacto del sistema, a pesar de su relativa simplicidad.

«Al final, el truco para entender el tictac del reloj biológico en las cianobacterias fue literalmente hacer detener el tiempo –dice el líder de la investigación, Albert Heck ,de la Universidad de Utrecht, en Países Bajos–. O como William Faulkner, Premio Nobel de Literatura, dijo: ‘Sólo cuando el reloj se detiene, el tiempo vuelve a la vida’. Faulkner habló de hacer una pausa en la prisa constante de la vida. Ese era también el truco aquí: ralentizamos el reloj biológico haciéndolo funcionar en la nevera durante una semana. En el sentido literal, hemos congelado el tiempo».

Además de detener el tiempo, los investigadores aplicaron una nueva combinación de técnicas de investigación de vanguardia. Con una técnica, fueron capaces de determinar con qué frecuencia cada uno de los tres complejos de proteínas –KaiA, KaiB y KaiC– se montaba y desmontaba en un solo ciclo de 24 horas. Esto les enseñó qué colecciones de componentes de proteínas –combinaciones de engranajes, muelles y balanzas– determinan el ritmo diario.

Cianobacterias, primeros organismos en producir oxígeno

A continuación, se detuvo el reloj en momentos específicos mediante la reducción de la temperatura, lo que les permitió utilizar una variedad de técnicas para acercar en gran detalle la estructura de la colección de componentes de proteínas en ese momento –la posición de los engranajes, resortes y balanzas.

Al hacerlo, identificaron las dos estructuras que son vitales para entender cómo funciona el reloj. Los investigadores podrían entonces deducir cómo giran las ruedas determinando las transiciones de una estructura a otra, lo que produjo un modelo que muestra exactamente cómo sólo tres componentes de la proteína forman un reloj de precisión que funciona en un ciclo de 24 horas.

«Aunque el reloj biológico de las cianobacterias es muy antiguo en términos de historia geológica, todavía podemos aprender mucho del sistema hoy en día», dice Heck. Hace apenas unos años, los investigadores descubrieron un proceso similar en nuestros glóbulos rojos.

«Las cianobacterias son los primeros organismos que han producido oxígeno. El enriquecimiento de oxígeno fue la base para la vida de hoy. Con los resultados de este estudio, estamos aprendiendo acerca de los mecanismos biológicos primordiales de la vida, pero podemos perseguir aspectos específicos directamente en la investigación clínica», resume Heck.

Fuente: Europa Press