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).