Madrid, 22 sep. (EUROPA PRESS) – Científicos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) han descubierto que el metabolismo, es decir, 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. Al modular el metabolismo de forma personalizada, pudieron identificar un metabolito que controla el ritmo del desarrollo. Estos hallazgos se recogen en la revista 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”.
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Miyazawa, junto con los coautores Nicole Prior y Jona Rada, así como 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 eventualmente se convierten en espinas. La función de señalización del metabolismo se hizo evidente cuando encontraron que incluso cantidades mínimas de ciertos metabolitos, insuficientes para alimentar las células, podían activar el ‘reloj biológico’ del embrión necesario para la formación de segmentos, conocido como el reloj de la segmentación.
En su investigación, 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 necesidad de modular el metabolismo por sí mismo. 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 emplearon un enfoque experimental basado en la teoría de la sincronización. Así como el ritmo corporal interno sigue los ciclos de día y noche, el reloj de segmentación del embrión también puede adaptarse a una señal externa cuando se presenta de forma periódica. «En este proyecto, nos preguntamos si un metabolito puede servir como señal para controlar el reloj de segmentación», detalla Miyazawa.
A través de este enfoque innovador, los investigadores encontraron que una molécula de azúcar específica, la FBP, era el metabolito clave que regulaba el reloj de segmentación. La FBP influye en el ritmo del reloj de segmentación a través de una importante vía de señalización conocida como señalización de Wnt.
Además, Miyazawa explica que a medida que el equipo de investigación evaluaba los cambios, las oscilaciones moleculares asociadas con el reloj de segmentación podían alterar los patrones espaciales de los segmentos corporales del embrión. Aunque este hallazgo es significativo para la investigación básica, podría tener implicaciones sobre cómo los científicos comprendan y controlen estos procesos en el futuro. Esta función de señalización del metabolismo podría reflejar cómo los organismos responden a su entorno, ajustando su desarrollo en función de la disponibilidad de alimento.
«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 estudios futuros», concluye el experto.
