I MICRO RNA NEI RITMI CIRCADIANI
Lo studio dei ritmi circadiani, ossia della periodicità funzionale spontanea nell’arco delle ventiquattro ore[1], è sempre molto affascinante e, anche se alcuni degli principali interrogativi sull’organizzazione di questa funzione hanno già ottenuto risposta, nuove domande sulla regolazione molecolare dei ritmi impegnano numerosi gruppi di ricerca. La sperimentazione condotta su animali, dagli insetti ai mammiferi, ha attualmente un oggetto privilegiato nello studio delle fluttuazioni dell’attività locomotoria, che risultano regolate da variazioni della trascrizione genica. Attualmente non si sa molto sul ruolo dei meccanismi post-trascrizionali, che sono stati indagati in uno studio recente da Kadener e colleghi del National Center for Behavioral Genomics and Department of Biology, Brandeis University, Waltham, Massachusetts (Kadener S., et al. A role for microRNAs in the Drosophila circadian clock. Genes Dev. 23 (18), 2179-2191, 2009).
I ricercatori hanno identificato dei micro RNA (miRNA) candidati al ruolo di mediatori dei processi di regolazione del ritmo, ed hanno accertato che, in Drosophila melanogaster, il miRNA bantam regola la traduzione della core clock protein CLK.
I miRNA sopprimono la traduzione delle proteine legandosi alla regione non tradotta 3’ (3’UTR, da untranslated region) degli mRNA bersaglio e formando un complesso silenziante con altri fattori che, in Drosophila, includono la proteina AGO1.
Esperimenti di immunoprecipitazione su estratti della testa del moscerino della frutta hanno dimostrato che vari mRNA, incluso quello codificante CLK, erano legati ai complessi contenenti AGO1. In cellule S2 in coltura, in cui il gene della luciferasi era posto sotto il controllo di 3’UTR di Clk, i livelli della proteina luminescente si innalzavano quando il silenziamento dell’RNA era inibito, suggerendo che la traduzione dell’mRNA di Clk è regolata da miRNA.
I ricercatori hanno poi iperespresso i miRNA ritenuti potenziali regolatori dei ritmi circadiani: l’iperespressione di bantam nelle cellule segnapassi[2] allungava il ciclo circadiano dei moscerini. Per valutare l’importanza per la periodicità in vivo dei tre siti di legame di bantam da loro identificati nel 3’UTR di Clk, i ricercatori hanno introdotto in un ceppo di Drosophila melanogaster con deficit di Clk sia il transgene Clk di tipo naturale sia quello mancante dei tre siti per bantam in 3’UTR. Solo il transgene Clk naturale si è rivelato in grado di compensare l’aritmicità comportamentale dei moscerini con deficit del gene.
Questi risultati indicano che bantam regola la traduzione dell’mRNA di Clk ed è richiesto per la normale periodicità circadiana.
Concludendo, Kadener e i suoi collaboratori hanno dimostrato un ruolo dei miRNA nella regolazione del ritmo circadiano dell’attività locomotoria di Drosophila e, poiché i siti di legame di bantam in Clk sembra siano evolutivamente conservati nella filogenesi, si può dire che hanno identificato un meccanismo con potenziali equivalenti in tutte le specie.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza e
invita a leggere le recensioni di argomento connesso nelle nostre “Note e
Notizie”.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Per ritmi circadiani, da circa dies (= quasi un giorno) si intendono le ritmiche
oscillazioni nell’arco delle 24 ore dell’espressione, dell’increzione o
dell’attività di molecole, così come le fluttuazioni nello stesso intervallo di
particolari funzioni di cellule o sistemi di un organismo. Una branca
specializzata della biologia, la cronobiologia,
studia in dettaglio i meccanismi e i processi alla base di questi ritmi e
indaga l’interpretazione del loro significato fisiologico. Si veda, per la via
che collega il ganglio cervicale superiore alla funzione della melatonina
prodotta dalla ghiandola pineale, Note e Notizie 17-10-09 La melatonina modula la funzione
visiva; per i meccanismi molecolari che
implicano l’intervento del nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo, si vedano le
numerose altre recensioni nelle nostre “Note e Notizie”.
[2] Le circadian
pacemaker cells.