Scoperto meccanismo del feedback negativo dell’orologio circadiano

                       

 

DIANE RICHMOND

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno IX - 25 giugno 2011.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione “note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori neuroscientifici selezionati dallo staff dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti alla Commissione Scientifica, e notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società Nazionale di Neuroscienze.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

La presenza negli organismi viventi di ritmi circadiani (da circa dies = quasi un giorno) nell’increzione degli ormoni, nella regolazione di funzioni fisiologiche come quella motoria, cardiaca, digestiva, respiratoria, è nota da molto tempo ed ha attratto l’attenzione della ricerca nei campi più diversi, dalla biochimica all’endocrinologia molecolare, dalla genetica alla citologia, dall’immunologia alla fisiologia, dando luogo alla nascita di una branca di studi specializzata detta  cronobiologia.

Il ritmo circadiano, come quello paradigmatico del ciclo sonno-veglia, ha una durata di circa 24 ore, e costituisce il riferimento principale nello studio delle attività periodiche che, se di durata superiore, sono dette infradiane (meno frequenti di un giorno), se di durata inferiore si definiscono ultradiane. Esempi di ritmo infradiano sono il ciclo mestruale (circa mensile) e il letargo (circa annuale); esempi di ritmo ultradiano sono il ciclo di sintesi dell’ormone della crescita (somatotropo, STH o GH) della durata di circa 3 ore, e i cicli del sonno (4-5 per notte) della durata di circa 90 minuti. Storicamente, la scoperta della dipendenza relativa dei ritmi dalla luce solare (cicli di illuminazione giorno/notte) portò all’identificazione di un orologio biologico principale nel nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo (SCN) e di orologi periferici. La ricerca negli ultimi decenni ha concentrato gli sforzi prevalentemente sull’identificazione dei meccanismi molecolari alla base della regolazione del ritmo in ogni cellula dell’organismo.

Nei mammiferi, i ritmi circadiani sono generati da un ciclo a feedback in cui le tre proteine PERIOD (PER), agendo in un grande complesso, inibiscono l’attività trascrizionale del dimero CLOCK-BMAL1, che reprime la loro espressione. Sebbene sia di fondamentale importanza, il meccanismo molecolare del feedback negativo dell’orologio biologico dei mammiferi e di qualsiasi altro eucariota, fino ad oggi, non è stato accertato. Ora, Hao A. Duong e colleghi del Department of Neurobiology della Harvard Medical School di Boston, sembra siano riusciti in questa impresa (Duong H. A., et al. A Molecular Mechanism for Circadian Clock Negative Feedback. Science 332 (6036): 1436-1439, 2011).

I ricercatori hanno analizzato i costituenti proteici dei complessi PER purificati da tessuti di topo ed hanno identificato PSF (polypirimidine tract-binding protein-associated splicing factor).

L’analisi, per il cui dettaglio si rimanda al testo del lavoro originale, indica che PSF all’interno del complesso PER recluta SIN3A, un’impalcatura per l’assemblaggio di complessi inibitori trascrizionali, e che in tal modo il complesso PER ritmicamente invia al Per1 promoter deacetilasi degli istoni, che reprimono la trascrizione di Per1.

Nell’insieme, i risultati di questo studio definiscono la funzione del complesso PER e un meccanismo molecolare per il feedback negativo dell’orologio circadiano. In attesa di verifiche e conferme, possiamo dire che Hao A. Duong e i suoi collaboratori di Harvard hanno dato una prima risposta al quesito attualmente più importante di questa branca di studi, un problema rimasto sospeso da lungo tempo, la cui soluzione non interessa solo neurobiologi e cronobiologi.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza, e invita alla lettura delle numerose recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono nelle “Note e Notizie” (impiegare la pagina “CERCA” del sito).

 

Diane Richmond    

BM&L-25 giugno 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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