Gli orologi circadiani che controllano il ritmo circadiano sono intrecciati con molti sistemi importanti negli organismi viventi, come piante, funghi, insetti e anche esseri umani. Per questo motivo, le interruzioni degli orologi circadiani sono associate a tassi più elevati di malattie nell’uomo, tra cui alcuni tipi di cancro e di malattie autoimmuni.

Ogni nuova comprensione dei meccanismi dei nostri orologi interni ci avvicina all’impossibilità di apportare cambiamenti

La dottoressa Jennifer Hurley del Rensselaer Polytechnic Institute, titolare della cattedra per lo sviluppo della carriera Richard Baruch M.D. e capo associato del Dipartimento di Scienze Biologiche, ha dedicato la sua carriera alla comprensione dei meccanismi che consentono ai nostri orologi circadiani di misurare il tempo. “Poiché le proteine sono gli elementi costitutivi della vita, è importante capire come interagiscono tra loro”, ha dichiarato Hurley. “Se sappiamo come interagiscono le proteine, possiamo imparare come si comporta un organismo e abbiamo anche la possibilità di cambiare questo comportamento”. Nel loro studio, Hurley e il suo team hanno scoperto che la proteina dell’orologio interrotta FRQ in un fungo chiamato Neurospora crassa interagiva in modi inaspettati con una proteina chiamata FRH. Hanno trovato regioni o “blocchi” su FRQ che erano cariche positivamente. Questi blocchi permettevano a FRQ e FRH di interagire in molte regioni diverse. “Mentre si pensa spesso alle proteine come a strutture ben ordinate, esiste un’intera classe di proteine che sono più flessibili, come spaghetti bagnati”, ha detto Hurley. “Questa flessibilità può essere importante per le interazioni tra le proteine. Nel caso dell’FRQ, crediamo che la sua natura ‘a spaghetto’ permetta ai blocchi carichi positivamente di legarsi all’FRH, forse come un abbraccio”.

I ricercatori si aspettavano un’interazione semplice e diretta tra FRQ e FRH, ma hanno scoperto che l’interazione era molto più complessa di quanto avessero previsto. Hurley e il suo team hanno scoperto che questo cosiddetto abbraccio fa sì che l’orologio circadiano molecolare passi da una clessidra che deve essere resettata ogni giorno dalla luce a un oscillatore persistente che consente un ritmo continuo senza bisogno di essere resettato dalla luce. Questo oscillatore circadiano persistente è il metodo fondamentale con cui l’orologio circadiano misura il tempo e regola tutto, dal nostro comportamento al modo in cui un animale nell’Artico sa quando cacciare, anche quando non c’è luce disponibile durante i mesi invernali. Ogni nuova comprensione dei meccanismi del nostro orologio circadiano ci avvicina alla possibilità di apportare cambiamenti che avranno grandi vantaggi pratici. Se riuscissimo a manipolare l’orologio circadiano, potremmo contribuire alla produzione di biocarburanti, a combattere il jet lag e a garantire la salute dei lavoratori a turni e di coloro che hanno orari di lavoro irregolari.

La sanità offre numerose opportunità di applicare le nostre conoscenze sui ritmi circadiani. Nel nostro campo la chiamiamo “cronoterapia””, dice Hurley. “Se ci si infortuna a una certa ora del giorno, si guarisce molto più velocemente che in un altro momento. Pertanto, possiamo programmare gli interventi chirurgici nel momento giusto della giornata. Possiamo anche programmare la chemioterapia in un momento in cui le cellule sane non si dividono, ma quelle tumorali sì, riducendo così gli effetti collaterali e aumentando l’efficacia del trattamento”. “Con questa ricerca, la professoressa Hurley e il suo team hanno ampliato ancora una volta la nostra comprensione del funzionamento dei ritmi circadiani a livello molecolare”, ha dichiarato il dottor Curt Breneman, preside della Rensselaer School of Science. “Questa profonda comprensione dei meccanismi dei processi circadiani apre nuove opportunità per mitigare meglio i loro effetti sugli organismi superiori e sull’uomo”.