MADRID, 22 Sep. (EUROPA PRESS) -
Científicos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) han descubierto que el metabolismo -la forma en que las células descomponen los alimentos en energía- durante el desarrollo embrionario no solo proporciona energía y componentes celulares esenciales para un desarrollo embrionario adecuado. De hecho, el metabolismo cuenta con un sorprendente elemento de señalización. Y al modular el metabolismo de forma personalizada, pudieron identificar un metabolito de señalización que controla el ritmo del desarrollo. Los datos se recogen en 'Science Advances'.
"Lo que observamos fue que, a medida que el metabolismo se aceleraba, un reloj de desarrollo específico se ralentizaba", argumenta Hidenobu Miyazawa, uno de los primeros autores del nuevo estudio e investigador del Grupo Aulehla del EMBL. "Esta observación indicó que la función del metabolismo no se limita a proporcionar energía y biomasa para impulsar los procesos biológicos".
Cabe recordar las mujeres embarazadas dependen de una dieta equilibrada y suplementos para proporcionar los nutrientes adecuados a sus bebés y asegurar su crecimiento saludable. Estos nutrientes contribuyen a impulsar el desarrollo y a proporcionar los componentes celulares esenciales para un cerebro, huesos, órganos y un sistema inmunitario sanos.
"Lo que observamos fue que, a medida que el metabolismo se aceleraba, un reloj de desarrollo específico se ralentizaba", recalca Hidenobu Miyazawa. "Esta observación indicó que la función del metabolismo no se limita a proporcionar energía y biomasa para impulsar los procesos biológicos".
Miyazawa, junto con otros dos primeros autores y miembros del grupo Aulehla en aquel momento, Nicole Prior y Jona Rada, además de otros investigadores del EMBL, descubrieron que el metabolismo también tiene un componente de señalización. Los científicos estudiaron embriones de ratón mientras formaban segmentos corporales repetitivos que finalmente se convierten en espinas. La función de señalización del metabolismo se hizo evidente cuando descubrieron que incluso cantidades minúsculas de ciertos metabolitos -insuficientes para alimentar las células- podían mantener en marcha el 'reloj biológico' del embrión para la formación de segmentos. Este reloj se conoce como el reloj de la segmentación.
Los científicos descubrieron una relación inversa entre la actividad metabólica y el ritmo del reloj de segmentación. Esto significa que, a mayor actividad metabólica en las células, más lento es el reloj de segmentación. Sorprendentemente, lograron revertir este fenotipo de "reloj lento" al restaurar la señalización celular, sin modular el metabolismo per se. Esto los llevó a concluir que la actividad metabólica afectaba la señalización celular.
Para identificar qué metabolitos clave controlan el ritmo del reloj, los científicos recurrieron a un enfoque experimental basado en la teoría de la sincronización. Dado que el ritmo corporal interno sigue los ciclos externos de día y noche, el reloj de segmentación del embrión también puede adaptarse a una señal externa cuando se proporciona periódicamente. "En este proyecto, nos preguntamos si un metabolito puede servir como señal para controlar el reloj de segmentación", detalla Miyazawa.
Utilizando este enfoque único, los científicos descubrieron que una molécula de azúcar específica, la FBP, era el metabolito clave que regulaba el reloj de segmentación. La FBP afecta el ritmo del reloj de segmentación a través de una importante vía de señalización llamada señalización de Wnt.
Además, Miyazawa explica que a medida que el equipo de investigación rastreaba los cambios, las oscilaciones moleculares asociadas con el reloj de segmentación podrían cambiar los patrones espaciales de los segmentos corporales del embrión.
Si bien este hallazgo científico es importante para la investigación fundamental, podría influir en lo que los científicos puedan comprender y controlar en el futuro. Esta función de señalización del metabolismo podría reflejar cómo los organismos responden a su entorno, por ejemplo, ajustando su desarrollo en función del alimento disponible.
"Los resultados plantean la cuestión de si es posible que el metabolismo actúe como un marcapasos que conecta los relojes biológicos internos con los ritmos externos del entorno", se pregunta Alexander Aulehla, autor principal del artículo y director de la Unidad de Biología del Desarrollo del EMBL. "Dado que el metabolismo está naturalmente vinculado a señales y ciclos externos, como el reloj circadiano, nuestro trabajo, que demuestra que el metabolismo puede 'fijar' el reloj de segmentación, respalda esta idea, que evaluaremos en futuros estudios", concluye el experto.
