Que el reloj interno de los seres vivos (organismos multicelulares, plantas, animales,…) está en sintonía con el movimiento de la Tierra, con el día y la noche y las estaciones del año, es una evidencia cuyo estudio permitió a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash y Michael W. Young ganar el Premio Nobel de Medicina de 2017. En concreto, fueron galardonados por descubrir los mecanismos moleculares que regulan el ritmo circadiano (diurno-nocturno, veinticuatro horas) y/o circanual (cuatro estaciones, doce meses). Este fenómeno biológico viene de muy lejos: de cuando, antes de que la atmósfera tuviera su actual composición, la Tierra ya giraba sobre su eje provocando un patrón de luz y oscuridad que influyó en la vida desde el principio.
El campo de investigación abierto por el fenómeno del ciclo circadiano/circanual es enorme, pero también son muchos los científicos interesados por el. Es el caso de Manuel Irimia, director del Grupo de Transcriptómica del Desarrollo y Evolución de los Vertebrados, y Roderic Guigó, director del Programa de Bioinformática y Genómica, ambos del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona. Aprovechando sus respectivas áreas de conocimiento y experiencia (Guigó participó en el Proyecto Genoma Humano y en proyectos de genomas de otras muchas especies, así como en el Encode) y sin financiación específica para este asunto, estos dos científicos son coautores de un artículo publicado en PLOS Biology que amplía la lista de genes ya conocidos con variación circadiana y proporciona el primer listado exhaustivo de genes con variación estacional en cada tejido humano.
Porque hay que tener en cuenta, según explica a este diario Irimia, que hay un reloj biológico centralizado en el organismo que influye sobre pequeños relojes biológicos en cada tejido y órgano, y que cada uno de ellos tiene sus propias variaciones de la expresión génica en relación con el día y la noche y la estación del año. Por ello, pulmón y el corazón son más sensibles a los ciclos diurnos-nocturnos; y el cerebro y las gónadas, a los cambios estacionales. La investigación también desvela cuándo se producen los cambios: por ejemplo, la expresión génica en los testículos aumenta en otoño y disminuye en la primavera.
Su lista de 1.748 genes con patrón estacional consistente en múltiples tejidos se distribuyen de esta forma: 308 en primavera, 361 en verano, 1.072 en otoño y 322 en invierno
El mismo estudio ha permitido observar que la variación de doce meses tiene un tamaño de efecto parecido a la variación de 24 horas. La mayor proporción de genes estacionales se encuentran en los testículos (25,6%), uno de los tejidos con menor proporción de genes día-noche, seguido de múltiples subregiones del cerebro. En contraste, el ventrículo izquierdo del corazón muestra el nivel más bajo de estacionalidad (2,8%).
Herramientas de big data y data science
Con herramientas de big data y data science, en un estudio in silico (hecho por computadora o vía simulación computacional), estos autores analizaron millones de datos de expresión génica de 46 tejidos humanos distintos; es decir, midieron los cambios en la actividad de los genes dentro de las células en los diferentes tipos de tejidos.
Los datos fueron proporcionados por 932 donantes del proyecto Genotype-Tissue Expression (GTEx).Se trata de un banco de tejidos y base de datos utilizados por la comunidad científica para explorar los efectos de la expresión y variación génica en la salud y la enfermedad humana.
Los citados científicos del CRG lo usaron para evaluar el impacto de la variación circadiana (día y noche) y circanual (estaciones) en la expresión génica en todo el cuerpo humano.
Informa el CRG de que las mediciones para el proyecto GTEx se toman en el momento en que un donante muere, y se incluyen la hora y la estación del año de cada muerte en los metadatos. A diferencia de otros estudios que solo pueden inferir el momento de la muerte, los datos de GTEx proporcionan el tiempo exacto, una medida que es importante para la validez de los hallazgos.
Irimia precisa que el artículo del que es coautor, posiblemente, sea enmendado o ampliado por otros similares que usen mejores estadísticas y algoritmos, pero que este, por sí mismo, ya permite especular acerca de posibles futuros usos.
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