Il nobel va all’orologio biologico

I biologi statunitensi Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young si sono aggiudicati il premio Nobel per la medicina del 2017. I tre sono gli scopritori della base cellulare dei ritmi circadiani che nelle piante e negli animali sincronizzano la fisiologia degli organismi con l’alternanza di giorno e notte. Grazie alle loro scoperte, medici e biologi hanno potuto indagare in dettaglio gli effetti delle alterazioni dell’orologio biologico. Uno stile di vita che non rispetta i ritmi circadiani può infatti provocare patologie gravi come infiammazioni, cancro e malattie neurodegenerative. Tuttavia, i ritmi circadiani mostrano un’eccezionale robustezza, dovuta a un meccanismo di auto-regolazione delle cellule che solo di recente è stato osservato nella sua complessità.

ANCHE SE LE RICERCHE più importanti di Hall, Rosbash e Young si sono svolte a cavallo tra gli anni ’80 e ’90, il fatto che le nostre principali funzioni fisiologiche oscillino ogni ventriquattr’ore è noto sin dal diciottesimo secolo. Fino ad allora, si riteneva che gli organismi si adattassero alla variazione della luce solare. Fu l’astronomo Jean Jacques d’Ortous de Mairan nel 1729 a osservare che le piante di mimosa continuavano ad aprire e chiudere le proprie foglie ogni 24 ore anche se poste in condizioni di buio permanente. Ciò suggeriva che gli organismi seguono il ritmo circadiano indipendentemente dalle condizioni esterne. Gli studi sull’ereditarietà effettuati negli anni ’30 del Novecento dimostrarono che tali meccanismi avevano una base genetica. L’evoluzione aveva dunque favorito gli organismi che assecondavano il ciclo della luce.

NEL 1984, Hall, Rosbash e Young, in due laboratori diversi, identificarono il principale gene responsabile del corretto funzionamento della sincronizzazione giorno/notte sul cromosoma X del moscerino della frutta, e lo denominarono period. Il gene è legato alla sintesi di una proteina detta PER, la cui abbondanza nell’organismo cresce durante la notte per diminuire durante le ore di luce. La proteina e il gene interagiscono con una coreografia perfetta. La sera, quando la proteina è scarsa, il gene period lavora a pieno ritmo per aumentarne la quantità. Una volta accumulatasi nella cellula, la stessa proteina blocca la trascrizione del gene period. Al mattino, la proteina PER si degrada e la sua abbondanza nelle cellule cala gradualmente, fino a diventare abbastanza scarsa da ricominciare il ciclo. Il gene period, dunque, produce da sé la proteina PER che ne regola l’attività. Tuttavia, il ruolo esatto di period, di PER e di tutti gli altri geni e proteine (denominati appunto timeless, doubletime, clock, cycle), coinvolti in questo complesso meccanismo di retroazione è stato chiarito da Young e da altri ricercatori solo dopo il 1994. Negli ultimi vent’anni, si è spiegato come il sistema period-PER governi il rilascio di ormoni, la produzione di glucosio e le altre funzioni biologiche che ci impediscono di scambiare il giorno con la notte. Tuttavia, i medici da anni lanciano allarmi sull’attuale stile di vita dominante, incompatibile con i ritmi circadiani e all’origine di un numero crescente di patologie.