La regulación y el control de la producción de proteínas son elementos vitales en todos los organismos vivos. Se trata de procesos de gran complejidad que involucran una gran cantidad de pasos.
Si bien existen amplios vacíos en nuestra comprensión de cómo funciona el sistema inmunológico, y cómo podemos evitar enfermedades como el cáncer y la diabetes, investigadores de la Universidad de Copenhague han hecho un descubrimiento que podría resultar ser una pieza importante del rompecabezas: un mecanismo completamente nuevo en la forma en que las células corporales se regulan a sí mismas, a través del caos.
Optimizar el sistema inmune
Usando un concepto matemático llamado dinámica caótica, los investigadores mostraron cómo una proteína, en este caso NF-kB, puede activar genes inactivos, lo que impulsa el sistema inmunológico.
Entre otras cosas, esta proteína en particular es vital para mantener el sistema de defensa inmune del cuerpo y, por lo tanto, su capacidad para combatir enfermedades. La concentración de NF-kB fluctúa con el tiempo, y estos cambios impactan los genes y, posteriormente, la condición de las células.
El estudio permitió demostrar que los cambios caóticos en la concentración de la proteína, pueden aumentar la activación de una serie de genes que de otra manera no estarían activados.
En otras palabras, cuando se encuentra en un estado caótico, la proteína NF-kB es más efectiva para activar los genes y optimizar el sistema inmunológico.
El investigador Mogens Hogh Jensen, profesor de biocomplejidad en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y coautor del hallazgo, explicó:
“Los resultados pueden tener un impacto tremendo en nuestra comprensión de cómo funciona el sistema inmunológico y cómo se podría evitar la incidencia de algunas de las enfermedades más graves, como la diabetes, el cáncer y el Alzheimer.
Los autores del estudio señalaron que esta investigación es la primera en demostrar cómo el caos puede ayudar a generar una “complejidad caótica” que puede conducir al desarrollo de futuras terapias, las cuales podrían venir en forma de nuevos medicamentos que aseguren la función adecuada de la proteína.
Este enfoque también podría involucrar la extracción y prueba de las células, con el fin de determinar si se encuentran en la condición adecuada para provocar los cambios correctos. Si no lo están, sería posible predecir y descubrir enfermedades antes de que ocurran.
Dinámica bien definida
Los resultados de la investigación se encuentran entre los primeros en demostrar que el caos puede ser un aspecto importante de los mecanismos que dirigen la enorme complejidad característica de todos los seres vivos.
Incluso los mismos investigadores se sorprendieron con su descubrimiento, ya que las dinámicas caóticas se consideran frecuentemente como algo que los organismos vivos evitan.
El nuevo conocimiento abre una comprensión completamente nueva de cómo se pueden regular los genes a través de variados cambios en las proteínas que los controlan.
Con la enorme complejidad que caracteriza a los seres vivos de orden superior, es evidente que las dinámicas caóticas ocurrirán en diferentes tipos de sistemas. Pero cómo el caos juega un papel decisivo en las células vivas es un entendimiento completamente nuevo.
Referencia: On chaotic dynamics in transcription factors and the associated effects in differential gene regulation. Nature Communications, 2019. https://doi.org/10.1038/s41467-018-07932-1