Nobel Medicina: premiati i padri dell’orologio biologico

Nobel Medicina: premiati i padri dell’orologio biologico

Come facciamo ad adattarci al ritmo della rotazione terrestre? A sincronizzarci con l’alternanza giorno-notte, a “sapere” quando è ora di dormire e di svegliarci? E perché ci pesa così tanto il cambio di fuso orario, il classico effetto ‘jet leg’? Sono i meccanismi circadiani, in pratica il nostro orologio biologico interno, i protagonisti del premi Nobel per la Medicina 2017. I loro scopritori, i primi a “sbirciare” dentro questo complicato mondo interno a tutti gli esseri viventi, sono Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young, tutti e tre premiati per le loro scoperte.

Sono loro ad aver chiarito come le piante, gli animali e gli esseri umani adattano il loro ritmo biologico in modo che sia sincronizzato con le rivoluzioni della Terra. Utilizzando le mosche della frutta come organismo di modello, i neo premi Nobel hanno isolato un gene che controlla il normale ritmo biologico quotidiano. Dimostrando che questo gene codifica una proteina che si accumula nelle cellule durante la notte, e poi viene degradata durante il giorno. Successivamente, hanno individuato ulteriori componenti proteici di questo meccanismo: ora sappiamo che l’orologio biologico “funziona” con gli stessi principi nelle cellule di tutti gli organismi multicellulari, compresi gli esseri umani.

Un meccanismo “svizzero”, si potrebbe dire: il nostro orologio interno adatta la nostra fisiologia alle fasi più diverse della giornata. Regolando funzioni cruciali come il comportamento, i livelli ormonali, il sonno, la temperatura corporea e il metabolismo. Il nostro benessere soffre quando vi è una disallineazione temporanea tra il nostro ambiente esterno e questo orologio biologico interno, ad esempio quando viaggiamo in diverse zone temporali e sperimentiamo il jet lag. E secondo gli studiosi un disallineamento cronico tra il nostro timer interno e lo stile di vita comporta un aumento di rischio per diverse malattie.

Studi che partono da lontano: già nel ‘700 l’astronomo Jean Jacques d’Ortous de Mairan ha studiato la pianta di mimosa, scoprendo che le sue foglie si aprono di giorno e si chiudono al crepuscolo. Una volta messe al buio costante, le piante hanno continuato a seguire i loro “ritmi” interni, aprendo e chiudendo le foglie. Da qui la scoperta del ritmo circadiano, fenomeno noto da secoli. Ma come funzionasse era rimasto un mistero, fino agli anni ’70, quando Seymour Benzer e il suo allievo Ronald Konopka si chiesero se sarebbe stato possibile identificare i geni che controllano il ritmo circadiano nei moscerini da frutto. Riuscendo a dimostrare che le mutazioni in un gene sconosciuto hanno interrotto l’orologio circadiano delle mosche. Ma come? La risposta l’hanno data gli scienziati premiati oggi.

Nel 1984, Jeffrey Hall e Michael Rosbash, che lavorano in stretta collaborazione all’Università Brandeis di Boston, insieme a Michael Young dell’Università di Rockefeller a New York, sono riusciti a isolare il gene, chiamato “period”. Hall e Rosbash hanno poi continuato a scoprire che PER, la proteina codificata dal gene stesso, si è accumulata durante la notte ed è stata degradata durante il giorno. Così, i livelli di proteine PER oscillano su un ciclo di 24 ore, in sincronia con il ritmo circadiano. Un po’ come l’ingranaggio di un orologio, è l’oscillazione di queste proteine a regolare il nostro bioritmo interno. Un complesso meccanismo di “feedback inibitore”, alla base del ritmo circadiano. Insieme a un altro gene scoperto da Young, chiamato “timeless” (senza tempo), che codifica un’altra proteina, TIM, necessaria a questo puzzle. Quando TIM si lega a PER, infatti, le due proteine entrano nel nucleo cellulare regolando l’attività del gene “period”. Infine Young ha scoperto un terzo gene, “doubletime” che controlla la frequenza di queste oscillazioni (funge in sostanza da metronomo nel rapporto costante tra gli altri due geni) dando loro un’alternanza corrispondente a un ciclo di 24 ore.

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