Entendiendo el reloj maestro en el cerebro

Newswise – Tsukuba, Japón – La mayoría de los seres vivos exhiben un ritmo circadiano, un reloj interno que se repite aproximadamente cada 24 horas. Ahora, investigadores japoneses han descubierto nuevos detalles sobre los procesos moleculares que gobiernan los ritmos de sueño/vigilia en ratones.

En un estudio publicado recientemente, investigadores de la Universidad de Tsukuba revelaron que una molécula clave involucrada en la homeostasis del sueño (llamada SIK3 o quinasa 3 inducible por sal) también juega un papel fundamental en el comportamiento circadiano.

Los animales son capaces de adaptarse al ciclo de luz y oscuridad de 24 horas en términos de comportamiento y fisiología a través de cambios en el núcleo supraquiasmático (SCN), que es el reloj maestro del cerebro que sincroniza los diferentes ritmos del cuerpo. Sin embargo, las actividades biológicas dentro del SCN que inducen la excitación en un tiempo específico no se han caracterizado por completo; el equipo de investigación tuvo como objetivo resolver este problema.

“La mayoría de los animales muestran un pico de actividad en un punto específico del ciclo circadiano”, dice el autor principal del estudio, el profesor Masashi Yanagisawa. “Debido a que se ha demostrado que el SCN regula el sueño y la vigilia en ciertos momentos del día, queríamos estudiar las distintas neuronas que controlan este proceso”.

Para hacer esto, el equipo de investigación manipuló genéticamente los niveles de SIK3 en grupos específicos de neuronas en el ratón SCN. Luego, observaron el sueño y los comportamientos circadianos en los ratones, como cuándo y cuánto tiempo los ratones mostraron actividad en relación con el ciclo de luz y oscuridad.

“Descubrimos que SIK3 en el SCN puede influir en la duración del ciclo circadiano y el momento de la actividad máxima de vigilia, sin alterar la cantidad de sueño diario”, explica el profesor Yanagisawa.

El equipo de investigación informó anteriormente que SIK3 interactúa con LKB1 (una molécula aguas arriba de SIK3) y HDAC4 (un objetivo importante de SIK3) en las neuronas glutamatérgicas para regular la cantidad y la profundidad del sueño. Ahora han descubierto que la vía SIK3-HDAC4 modula la duración del período circadiano a través de las neuronas productoras de NMS y contribuye al ritmo de sueño/vigilia.

La duración del período de comportamiento y el momento de la actividad máxima son componentes importantes del ritmo circadiano. Dadas las similitudes entre los sistemas circadianos de diferentes mamíferos, nuevos conocimientos sobre cómo funciona este sistema en ratones podrían conducir a nuevos tratamientos para los trastornos del sueño y del ritmo circadiano en humanos.

###

Este trabajo fue apoyado por la Iniciativa del Centro de Investigación Internacional Premier Mundial (WPI) del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT), Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS) Subvenciones para la Investigación Científica (KAKENHI), Agencia Japonesa para la Ciencia y la Tecnología (JST) Investigación básica para la ciencia y la tecnología evolutivas (CREST), Agencia Japonesa para la Investigación y el Desarrollo Médicos (AMED), Subvención JSPS DC2, Programa de apoyo a la investigación básica tipo A de la Universidad de Tsukuba y financiación Programa de I+D en Ciencia y Tecnología Innovadoras de Punta (Programa FIRST).

Título del artículo original: SIK3-HDAC4 en el núcleo supraquiasmático regula el momento de la vigilia al inicio de la oscuridad y el período circadiano en ratones
Registro: PNAS
YO: 10.1073/pnas.2218209120

Correspondencia: Profesor YANAGISAWA MasashiInstituto Internacional de Medicina Integral del Sueño (WPI-IIIS), Universidad de Tsukuba