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Casi todos los organismos vivos, desde los microorganismos hasta los mamíferos, sincronizan sus procesos conductuales, bioquímicos y fisiológicos de acuerdo con el ciclo solar de 24 horas, o el reloj circadiano.
El reloj circadiano está controlado principalmente por maquinaria específica, y en los mamíferos, el núcleo supraquiasmático presente en el hipotálamo actúa como un reloj maestro y controla los ritmos circadianos en todo el cuerpo.
Sin embargo, la mayoría de las células del cuerpo también tienen un ritmo circadiano interno. Un patrón cíclico de expresión de genes en estas células guía el reloj circadiano a nivel del organismo.
La genética subyacente de los ritmos circadianos a nivel celular se ha estudiado clásicamente en Drosophila, donde un conjunto de genes reloj regulan el ritmo circadiano celular a través de un bucle de retroalimentación negativa.
Durante el día, los factores de transcripción, Reloj y Ciclo, heterodimerizan y activan la transcripción de sus genes diana, incluido el gen Period, también conocido como Per.
La proteína Per se dimeriza con otra proteína llamada Timeless, o Tim. Sin embargo, ambas proteínas son poco estables en presencia de luz y posteriormente son degradadas por un proteasoma.
Durante la noche, el complejo estable Per/Tim puede acumularse en el citoplasma celular y luego translocarse al núcleo, donde se une al dímero del ciclo del reloj y lo elimina del ADN, inhibiendo así su actividad transcripcional.
Además de esta regulación de retroalimentación negativa, otras proteínas reguladoras de la célula también participan en la modulación de la actividad del reloj.
Por ejemplo, la naranja mecánica es un represor transcripcional que co-reprime la actividad transcripcional del ciclo del reloj junto con el Per compitiendo por el sitio de unión en el ADN.
Dado que los ritmos circadianos desempeñan un papel esencial en la coordinación del funcionamiento normal del cuerpo, cualquier interrupción del mismo puede provocar enfermedades de leves a graves, incluidos síndromes metabólicos y enfermedades inflamatorias, así como cáncer.
El reloj biológico participa en muchos aspectos de la regulación de la fisiología compleja en todos los animales. Fue en 1935 cuando los zoólogos alem…
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