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Los genes del reloj cambian con la edad

26.02.2017

Mucho en un organismo vivo depende de los ritmos circadianos: esto no es solo la alternancia del sueño y la vigilia, sino también las características de la formación de la memoria, la reestructuración de los circuitos neuronales, la inmunidad, el metabolismo, etc. Tanto el sueño como la inmunidad, y todo, todo. , todo está controlado por una gran cantidad de genes , y los cambios rítmicos se deben al hecho de que en diferentes momentos del día, muchos de ellos funcionan de manera diferente, su actividad aumenta o disminuye.

Sin embargo, si aparecen algunas fallas en los ritmos, si los genes, por ejemplo, comienzan a activarse en el momento equivocado, o su actividad rítmica desaparece por completo, entonces el cuerpo comienza a tener problemas graves. Por ejemplo, se sabe que debido al "reloj" estropeado se desarrollan procesos neurodegenerativos, aumenta el estrés intracelular y comienzan los problemas con el metabolismo. Por cierto, lo mismo sucede con la edad, por lo que generalmente se creía que las enfermedades relacionadas con la edad surgen, entre otras cosas, debido a fallas en la regulación de los ritmos circadianos.

El reloj biológico cambia en el curso de la vida, pero aquí el punto central, aparentemente, no está solo y no tanto en la atenuación general, el "enderezamiento" de los ritmos. Investigadores de la Universidad de Oregón decidieron comparar cómo cambia el reloj de las moscas de la fruta con la edad.

Se sabe que la actividad de un gen puede determinarse por la cantidad de ARN mensajero (ARNm) que se sintetiza en este gen. El ARN mensajero sirve, en términos generales, como intermediario entre el ADN y las máquinas moleculares que ensamblan las proteínas. En general, si descuidamos algunos detalles, podemos decir que cuanto más ARNm se sintetiza, más proteína se obtiene y más fuerte siente la célula el trabajo del gen. La síntesis de ARN, a su vez, está sujeta a diversos reguladores, entre los que se encuentra el mecanismo de los ritmos circadianos. Y si analizamos cómo cambia el nivel de ARN mensajero de un gen en particular durante el día, descubriremos si el gen depende de los ritmos diarios o no.

Los científicos compararon el ARN sintetizado a partir de diferentes genes en moscas de la fruta cuando tenían cinco días y cincuenta y cinco días. (Un día de vida de una Drosophila equivale a un año de vida humana, así que imagínate cuál era la diferencia de edad entre estas moscas experimentales.) Y esas otras tenían genes que obedecían a un horario diario, pero con la edad, muchos genes tienen los cambios diarios en la actividad desaparecieron y solo el 45% permaneció "rítmicamente activo" en moscas más viejas. Parecería que hay un cierre relacionado con la edad del reloj biológico. Sin embargo, como escriben los autores en Nature Communications, en las moscas más viejas, otros genes de repente se volvieron rítmicos, que antes no habían respondido a las instrucciones del reloj interno.

Muchos de los genes "rítmicos tardíos" eran antiestrés. Funcionaron no solo en moscas de la fruta viejas, sino también en moscas jóvenes; para esto, los insectos tuvieron que organizar el estrés oxidativo colocándolos en un ambiente con un alto contenido de oxígeno. Curiosamente, los genes antiestrés, cuando se activaron en moscas jóvenes, comenzaron a funcionar en un ritmo circadiano, es decir, de la misma manera que funcionaban en moscas viejas. Y si en Drosophila se apagó el gen del reloj, que se considera el principal "relojero" y del que depende la actividad rítmica de otros genes, en los insectos jóvenes, los genes antiestrés dejaron de funcionar según el ciclo diario.

Varias conclusiones importantes se derivan de los resultados obtenidos. En primer lugar, como ya hemos dicho, no se puede argumentar que el reloj biológico simplemente se rompe con la edad: el hecho de que algunos genes dejen de estar "activos" en el ritmo diario significa que otros toman su lugar en el reloj biológico. En segundo lugar, resultó que algunos genes antiestrés funcionan de manera rítmica, independientemente de la edad de su propietario. En la juventud, el cuerpo puede hacer frente al mismo estrés oxidativo sin un esfuerzo adicional, y es necesario activar los genes correspondientes solo en casos extremos, pero si esto sucede, volverán a funcionar "a contrarreloj".

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Después de estudiar un átomo de cobre aislado, resultó que la orientación magnética del núcleo está relacionada con la orientación magnética de un electrón ubicado fuera del núcleo. Esta conexión permite leer o escribir datos cambiando la orientación del campo magnético del núcleo del átomo de cobre mediante un voltaje aplicado a la sonda STM. El cobre fue elegido para la nueva memoria debido a su mejor conductividad actual que el hierro.

Es interesante notar que el método propuesto de registro de datos en la forma de cambiar la orientación del campo magnético de un átomo de cobre tiene una ventaja más sobre, digamos, la memoria magnetorresistiva convencional. Entonces, si la celda MRAM almacena datos en forma de magnetización en dos direcciones posibles, entonces el átomo de cobre tiene cuatro estados cuánticos estables de la dirección del campo magnético. En pocas palabras, una celda de memoria de átomos de cobre puede almacenar cuatro bits de datos.

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