Los ritmos circadianos constituyen oscilaciones endógenas en la actividad de determinados procesos biológicos, en un periodo cercano a 24 horas. Estos ritmos pueden sincronizarse con ciclos ambientales, principalmente aquellos marcados por la luz (noche y día) y la temperatura, y su alteración puede conducir desde el conocido jet-lag a diferentes desórdenes clínicos. Las bases moleculares responsables de las oscilaciones de los ritmos circadianos están dirigidas por la interacción de dos rutas genéticas de las que se han identificado diferentes genes implicados, denominados genes del reloj circadiano, ya que anticipan los ciclos y sincronizan el sistema con las pautas ambientales. Respecto al resto de genes, diferentes estudios han analizado la expresión génica en distintos tejidos a lo largo de los ciclos del reloj molecular, sin embargo todavía quedan muchos vacíos que rellenar y el mapa no estaba completo.

Un estudio, fruto del trabajo de más de cinco años, acaba de publicar el primer atlas de expresión génica circadiana, información podría tener importantes aplicaciones para aumentar la eficacia del tratamiento con muchos de los principales fármacos en el mercado.

Los investigadores, dirigidos por John B. Hogenesch, de la Universidad de Pensilvania, utilizaron la secuenciación de ARN y arrays de ADN, para evaluar los transcriptomas de 12 órganos de ratón, a lo largo del tiempo (cada seis horas y cada dos horas, respectivamente). Los resultados muestran que cerca de la mitad de los genes del genoma de ratón presentan oscilaciones circadianes en su expresión en alguno de los órganos analizados. La mayor parte de estos cambios son específicos de órgano, lo que indica que aunque el reloj circadiano actúa en todo el organismo, regula los procesos biológicos de forma diferente en cada órgano. Además, entre los ARN que presentan oscilaciones de su expresión, los investigadores también encontraron ARNs no codificantes, tanto de función conocida como función no conocida, lo que apunta a un papel relevante en la célula.

La novedad y gran utilidad del estudio es que los investigadores analizaron también el impacto médico de las oscilaciones circadianas en la expresión génica al encontrar que la mayor parte de los principales fármacos de EEUU tienen como diana proteínas codificadas por genes circadianos.

El momento en el que se administra un fármaco, muchas veces subestimado, es un factor que puede afectar a su metabolismo, eficacia o toxicidad. Esta influencia no ha sido extensamente analizada para la mayor parte de los medicamentos comercializados y existen muy pocos ensayos clínicos que lo tienen en cuenta, por lo que los resultados del trabajo pueden impulsar el conocimiento en esta materia. Muchos de los fármacos tienen una vida media relativamente corta en el organismo, y el equipo de Hogenesch sugiere que la combinación de la información obtenida en el estudio con los datos disponibles de los fármacos podría resultar beneficiosa para estimar el momento más adecuado para su administración, área de la que se ocupa el campo de la cronoterapia.

Los resultados del estudio están disponibles en http://bioinf.itmat.upenn.edu/circa/ para todo el público.

Referencia: Zhang R, et al. A circadian gene expression atlas in mammals: Implications for biology and medicine. PNAS, October 2014 DOI: 10.1073/pnas.1408886111

Fuente: http://www.uphs.upenn.edu/news/News_Releases/2014/10/hogenesch/