Se revelan los genes que impulsan los patrones a la hora de comer

Resumen: Los investigadores utilizaron moscas de la fruta para desentrañar el misterio de los patrones alimentarios diarios de los animales. Descubrieron que el gen cuasimodo (qsm) alinea la alimentación con la luz y la oscuridad, mientras que genes como el reloj (clk) y el ciclo (cyc) regulan los ciclos de alimentación/ayuno. Curiosamente, las células nerviosas, y no los tejidos metabólicos, garantizan que estos ciclos correspondan a los ritmos diarios.

Estos hallazgos allanaron el camino para una comprensión más profunda del comportamiento animal y posibles tratamientos para los trastornos alimentarios.

Aspectos principales:

1. El gen Quasimodo (qsm) de la mosca de la fruta ayuda a alinear la alimentación con los ciclos de luz y oscuridad.
2. En constante oscuridad, los genes reloj (clk) y ciclo (cyc) dictan los ritmos de alimentación y ayuno.
3. Los genes del reloj molecular en las células nerviosas, no los tejidos metabólicos, sincronizan estos ritmos con los ciclos diarios.

Fuente: Universidad Metropolitana de Tokio

Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio utilizaron moscas de la fruta para estudiar cómo se regulan los patrones alimentarios diarios.

Descubrieron que el gen cuasimodo (qsm) ayuda a sincronizar la alimentación con los ciclos de luz/oscuridad, pero no en oscuridad constante: en cambio, los genes reloj (clk) y ciclo (cyc) mantienen los ciclos de alimentación/ayuno, mientras que otros «relojes» en las células nerviosas ayudan a sincronizarlos con los días. Descifrar el mecanismo molecular que subyace a los ciclos alimentarios nos ayuda a comprender el comportamiento animal, incluido el nuestro.

Muchos miembros del reino animal comen aproximadamente a la misma hora todos los días. Esto surge de la necesidad de adaptarse a algunos aspectos del entorno, incluyendo la cantidad de luz, la temperatura, la disponibilidad de alimento, la posibilidad de que haya depredadores presentes, todos elementos vitales para la supervivencia. También es importante para una digestión y un metabolismo eficientes y, por tanto, para nuestro bienestar general.

Pero ¿cómo sabe una gama tan amplia de organismos cuándo comer? Un factor importante es el ritmo circadiano, un ciclo fisiológico aproximadamente diario que comparten organismos tan diversos como animales, plantas, bacterias y algas. Funciona como un «reloj maestro» que regula el comportamiento rítmico.

Pero los animales están llenos de otros mecanismos de sincronización, conocidos como «relojes periféricos», cada uno con sus propias vías bioquímicas diferentes. Estos pueden restaurarse mediante factores externos, como la nutrición. Pero aún no está clara la forma específica en que estos relojes gobiernan el comportamiento alimentario de los animales.

Ahora, un equipo dirigido por el profesor asociado Kanae Ando de la Universidad Metropolitana de Tokio ha abordado este problema utilizando moscas de la fruta, un organismo modelo que refleja muchas de las características de animales más complejos, incluidos los humanos. Utilizaron un método conocido como análisis CAFE, en el que las moscas se alimentan a través de un microcapilar para medir exactamente cuánto comen las moscas individuales en diferentes momentos.

Primero, observaron cómo las moscas sincronizaban sus hábitos alimentarios con la luz. Al estudiar moscas que se alimentan en un ciclo de luz/oscuridad, trabajos anteriores ya habían demostrado que las moscas se alimentan más durante el día incluso cuando se introdujeron mutaciones en genes clave del reloj circadiano, period (for) y timeless (Tim). En cambio, el equipo examinó el quasimodo (qsm), un gen que codifica una proteína sensible a la luz que controla la activación de las neuronas del reloj.

Al descomponer el qsm, descubrieron que las moscas habían afectado significativamente su patrón de alimentación diurna. Por primera vez sabemos que la sincronización de la alimentación con un ritmo mediado por la luz está influenciada por qsm.

Este no era el caso de las moscas que se alimentaban en constante oscuridad. Las moscas con mutaciones en genes clave del reloj circadiano experimentaron graves alteraciones en sus patrones de alimentación diarios.

De los cuatro genes implicados, period (per), timeless (tim), Cycle (cyc) y clock (clk), la pérdida de cyc y clk fue mucho más grave. De hecho, se descubrió que clk/cyc era necesario para crear patrones de alimentación bimodales, es decir, períodos de alimentación y ayuno, particularmente aquellos en los tejidos metabólicos.

Pero, ¿cómo se sincronizaron estos ciclos con los días? En lugar de los tejidos metabólicos, el papel dominante lo desempeñaron los genes del reloj molecular en las células nerviosas.

Los hallazgos del equipo nos dan una primera visión de cómo los diferentes relojes en diferentes partes de un organismo regulan los ciclos de alimentación/ayuno, y cómo coinciden con los ritmos diurnos.

Comprender los mecanismos subyacentes a los hábitos alimentarios promete nuevos conocimientos sobre el comportamiento animal, así como nuevos tratamientos para los trastornos alimentarios.

Financiación: Este trabajo fue apoyado por el Instituto Farber de Neurociencias y la Universidad Thomas Jefferson, los Institutos Nacionales de Salud. [R01AG032279-A1]una subvención de la Fundación Takeda y el Fondo de Investigación Estratégica de TMU.

Sobre esta noticia de investigación genética.

Autor: IR TOTSUKAWA
Fuente: Universidad Metropolitana de Tokio
Contacto: GO TOTSUKAWA – Universidad Metropolitana de Tokio
Imagen: Crédito de la imagen a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
“Analizar el patrón de alimentación diario: el RELOJ/CICLO periférico genera episodios de alimentación/ayuno y los relojes moleculares neuronales los sincronizan”por Kanae Ando et al. iCiencia

Abstracto

Analizar el patrón de alimentación diario: el RELOJ/CICLO periférico genera episodios de alimentación/ayuno y los relojes moleculares neuronales los sincronizan

Un ritmo alimentario de 24 horas o episodios sincronizados de alimentación y ayuno a lo largo del día son cruciales para la supervivencia. Los relojes internos y la entrada de luz regulan los comportamientos rítmicos, pero no está del todo claro cómo generan ritmos de alimentación. Aquí nuestro objetivo era analizar las vías moleculares que generan patrones de alimentación diarios.

Al medir la cantidad semidiurna de alimento ingerida por moscas individuales, demostramos que la generación de ritmos de alimentación en condiciones de luz:oscuridad requiere cuasimodo (qsm) pero no relojes moleculares.

En condiciones de oscuridad constante, los patrones de alimentación rítmica constan de dos componentes: el RELOJ (CLK) en los tejidos digestivos/metabólicos que genera episodios de alimentación/ayuno y el reloj molecular en las neuronas que los sincroniza con el día subjetivo.

Aunque CLK es parte del reloj molecular, la generación de episodios de alimentación/ayuno por CLK en los tejidos metabólicos fue independiente del mecanismo del reloj molecular.

Nuestros resultados revelaron nuevas funciones de qsm y CLK en alimentar los ritmos Drosofila.