Cómo el ADN sabe cuándo (y dónde y cuánto) activar las subrutinas está en el corazón de casi todas las investigaciones de regulación transcripcional. Hay muchos relojes moleculares, interruptores y contadores que gobiernan la actividad del ADN. Su pregunta es fascinante, y no todos los aspectos de la respuesta se entienden; Todavía hay mucho que aprender.
La subrutina básica del ADN es el gen. Un gen está compuesto por un promotor, una especie de plataforma de aterrizaje donde los diferentes reguladores entrarán en picado para controlar su inicio, y una secuencia de codificación, que, cuando se transcribe en ARN y se traduce en proteína, realizará una acción dentro de la célula. Las acciones dentro de la celda no pueden suceder de todas formas: ¡deben ser coordinadas! El promotor y sus reguladores tienen un trabajo importante.
Para ver cómo los reguladores le dicen al ADN cuándo encenderlo, veamos un ejemplo sobre ratones en la fría noche de invierno.
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Para mantenerse caliente en una noche fría, un ratón puede desacoplar la membrana en sus mitocondrias, quemando grasa para producir calor. Sin embargo, en invierno, los ratones se equilibran en un precipicio entre morir de hambre y congelarse. En el día, no pueden usar demasiada energía porque se quedarán sin grasa. En la noche, no pueden hacer demasiado frío porque se congelarán hasta la muerte. El ratón necesita un reloj que pueda encender sus calentadores mitocondriales solo de noche.
Per2 (un gen del período involucrado en los ritmos circadianos de los mamíferos) se estabiliza con luz brillante. Durante el día, los niveles de Per2 aumentan constantemente hasta alcanzar su punto máximo al anochecer. Cuando cae la noche, Per2 ya no se estabiliza y sus niveles caen. El ADN usa el nivel de Per2 como reloj.
Al anochecer, Per2 está en sus niveles más altos y se une al promotor del ADN que produce Ucp1 (proteína de desacoplamiento 1). El gen está activado. Se crea Ucp1 y se dirige a la membrana mitocondrial para calentar el ratón. Luego, cuando cae la noche por completo y la luz se va, los niveles de Per2 disminuyen. Per2 se cae del ADN y la célula deja de producir nueva Ucp1. La proteína Ucp1 producida justo antes del anochecer se degrada mucho, por lo que el ratón está cómodo toda la noche, pero al amanecer no queda ningún Ucp1 y el ratón deja de quemar grasas preciosas. Con la luz del nuevo día, los niveles de Per2 comienzan a subir gradualmente y, a la noche siguiente, estarán lo suficientemente altos como para volver a encender el calor.
Este ejemplo simplificado es solo una forma en que los procesos celulares se coordinan temporalmente. Hay muchos osciladores diferentes que controlan el tiempo biológico durante días, meses y años, y todos están controlados por redes de proteínas y otras moléculas biológicas que pueden interactuar con el ADN.
