ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Un team di scienziati a Singapore e negli Stati Uniti ha scoperto come una proteina che controlla il nostro orologio biologico modifica la propria funzione, offrendo nuovi modi per trattare il jet lag e gli aggiustamenti stagionali.
Gli scienziati della Duke-NUS Medical School e dell’Università della California, Santa Cruz, hanno scoperto il segreto per regolare il nostro orologio interno. Hanno identificato che questo regolatore si trova proprio alla fine della caseina chinasi 1 delta (CK1δ), una proteina che funge da setter del nostro orologio biologico interno o dei cicli naturali di 24 ore che controllano i modelli sonno-veglia e altre funzioni quotidiane, note come ritmo circadiano.
Pubblicati sulla rivista PNAS, i loro risultati potrebbero aprire la strada a nuovi approcci al trattamento dei disturbi legati al nostro orologio biologico.
CK1δ regola i ritmi circadiani etichettando altre proteine coinvolte nel nostro orologio biologico per mettere a punto i tempi di questi ritmi.
Oltre a modificare altre proteine, CK1δ stesso può essere marcato, alterando così la propria capacità di regolare le proteine coinvolte nel funzionamento dell’orologio interno del corpo.
Ricerche precedenti hanno identificato due versioni distinte di CK1δ, note come isoforme δ1 e δ2, che variano di soli 16 elementi costitutivi o amminoacidi proprio alla fine della proteina in una parte chiamata coda C-terminale.
Tuttavia, queste piccole differenze hanno un impatto significativo sulla funzione di CK1δ. Mentre era noto che quando queste proteine vengono etichettate, la loro capacità di regolare l’orologio biologico diminuisce, nessuno sapeva esattamente come ciò accadesse.
Utilizzando tecniche avanzate di spettroscopia e spettrometria per ingrandire le code, i ricercatori hanno scoperto che il modo in cui le proteine vengono etichettate è determinato dalle loro distinte sequenze di coda.
La professoressa Carrie Partch, ricercatrice dell’Howard Hughes Medical Institute del Dipartimento di Chimica e Biochimica dell’Università della California, Santa Cruz e autrice corrispondente dello studio, ha spiegato:
“I nostri risultati individuano tre siti specifici sulla coda di CK1δ in cui i gruppi fosfato possono attaccarsi, e questi siti sono cruciali per il controllo dell’attività della proteina. Quando questi punti vengono marcati con un gruppo fosfato, CK1δ diventa meno attivo, il che significa che non influenza i nostri ritmi circadiani in modo altrettanto efficace. Utilizzando l’analisi ad alta risoluzione, siamo stati in grado di individuare i siti esatti coinvolti, e questo è davvero entusiasmante”.
Dopo aver studiato per la prima volta questa proteina più di 30 anni fa, mentre studiava il suo ruolo nella divisione cellulare, il professor David Virshup, direttore del programma di biologia del cancro e delle cellule staminali presso la Duke-NUS e co-autore corrispondente dello studio, ha elaborato:
“Con la tecnologia che abbiamo a disposizione ora, siamo finalmente riusciti ad andare a fondo di una domanda che è rimasta senza risposta per più di 25 anni. Abbiamo scoperto che la coda δ1 interagisce più estesamente con la parte principale della proteina, portando a una maggiore autoinibizione rispetto a δ2. Ciò significa che δ1 è regolato più strettamente dalla sua coda rispetto a δ2. Quando questi siti vengono mutati o rimossi, δ1 diventa più attivo, il che porta a cambiamenti nei ritmi circadiani. Al contrario, δ2 non ha lo stesso effetto regolatore dalla sua regione di coda”.
Questa scoperta evidenzia come una piccola parte di CK1δ possa influenzare notevolmente la sua attività complessiva.
Questa autoregolazione è fondamentale per mantenere equilibrata l’attività di CK1δ, che, a sua volta, aiuta a regolare i nostri ritmi circadiani.
Lo studio ha anche affrontato le implicazioni più ampie di questi risultati. CK1δ svolge un ruolo in diversi processi importanti oltre ai ritmi circadiani, tra cui la divisione cellulare, lo sviluppo del cancro e alcune malattie neurodegenerative.
Comprendendo meglio come viene regolata l’attività di CK1δ, gli scienziati potrebbero aprire nuove strade per il trattamento non solo dei disturbi del ritmo circadiano, ma anche di una serie di condizioni.
Il professor Patrick Tan, Senior Vice-Dean per la ricerca presso la Duke-NUS, ha commentato:
“La regolazione del nostro orologio interno va oltre la cura del jet lag: si tratta di migliorare la qualità del sonno, il metabolismo e la salute generale. Questa importante scoperta potrebbe potenzialmente aprire nuove porte per trattamenti che potrebbero trasformare il modo in cui gestiamo questi aspetti essenziali della nostra vita quotidiana”.
I ricercatori hanno in programma di indagare ulteriormente su come i fattori del mondo reale, come la dieta e i cambiamenti ambientali, influenzano i siti di marcatura su CK1δ.
Ciò potrebbe fornire informazioni su come questi fattori influenzano i ritmi circadiani e potrebbe portare a soluzioni pratiche per la gestione delle interruzioni.
Immagine: Jon Philpott, Rajesh Narasimamurthy and David Virshup
