Cosa è il ritmo circadiano: l’orologio biologico premiato col Nobel

(Getty Images)
4' di lettura

Nel 1984 Jeffrey C.Hall, Michael Rosbash e Michael W.Young isolarono la proteina che regolava il nostro ritmo interno, svelando come l'essere umano (e altri organismi viventi) sincronizzino i loro ritmi biologici con la rotazione terrestre

La nostra vita è scandita da un orologio interno che permette di sincronizzare i ritmi dell'organismo a quelli della rotazione terrestre. Ed è proprio questo "timer interno" ad indicarci quando è il momento di dormire e quando dobbiamo svegliarci, o perché ci pesa così tanto il cambio di fuso orario dopo un viaggio intercontinentale. L'insieme di tutti questi meccanismi compongono il ritmo circadiano, protagonista del premio Nobel per la Medicina 2017. Jeffrey C. Hall, Michael Roshbash e Michael W. Young, scienziati che per primi sbirciarono all'interno di questo complesso fenomeno svelandone il funzionamento, sono quest'oggi stati insigniti del prestigioso premio svedese.

La scoperta

Attraverso i loro studi, Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young hanno svelato come piante, animali ed esseri umani adattino il loro ritmo biologico in modo che sia sincronizzato con le rivoluzioni della Terra. Utilizzando i moscerini della frutta come organismo modello, i tre scienziati riuscirono a isolare il gene "period", che regola il normale ritmo biologico quotidiano, dimostrando come questo codifichi una particolare proteina – denominata PER - che si accumula nelle cellule durante la notte e viene poi degradata nell'arco della giornata. Un meccanismo che nell'uomo avviene con particolare precisione: il nostro orologio interno adatta così la nostra fisiologia alla diverse fasi della giornata, regolando funzioni critiche come i livelli ormonali, il sonno, la temperatura corporea e il metabolismo. Di conseguenza quando c'è un disallineamento, anche solo temporaneo, tra l'ambiente esterno e il ritmo interno il nostro benessere vacilla: ad una costante mancanza d'equilibrio tra stile di vita e ritmo circadiano è infatti associato un aumento del rischio di incorrere in malattie.

Studi che partono da lontano

Gli studi intorno a questo meccanismo partono dal '700, quando l'astronomo Jean Jacques d'Ortous de Mairan studiando la pianta di mimosa, scoprì che le sue foglie si aprivano di giorno e si chiudevano al crepuscolo. De Marain provò così a lasciare le piante al buio e osservò che queste continuavano a seguire il loro ritmo "interno". Da qui la scoperta del ciclo circadiano, fenomeno già teorizzato da secoli. Il suo reale funzionamento rimase però un mistero per secoli, fino a quando negli anni '70 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. Nei loro esperimenti i due scienziati dimostrarono che l'orologio circadiano delle mosche poteva essere interrotto attraverso le mutazioni di un gene allora sconosciuto, che loro ribattezzarono 'period'. In che modo però tale gene influenzava il timer interno dei moscerini della frutta, fu spiegato soltanto dai tre scienziati premiati quest'oggi. Nel 1984, Jeffrey Hall e Michael Rosbash, lavorando in stretta collaborazione all'Università Brandeis di Boston, insieme a Michael Young dell'università Rockefeller di New York riuscirono ad isolare il gene "period".

Orologio svizzero

Hall e Rosbash scoprirono dunque che PER, la proteina codificata dal gene period, si accumulava durante la notte e si degradava durante il giorno, oscillando su un ciclo di 24 ore, in sincronia con il ritmo circadiano. Dai risultati emersi, gli scienziati poterono così dimostrare che era proprio l'oscillazione di questa proteina a regolare il nostro bioritmo interno. Tuttavia la proteina PER non funziona da sola, alla base del ciclo circadiano vi è infatti un altro gene scoperto da Young, chiamato "Timeless" (senza tempo), che codifica a sua volta un'altra proteina, rinominata TIM. Quando TIM si lega a PER, infatti, le due proteine entrano nel nucleo cellulare regolando l'attività del gene "period". Necessario affinché il puzzle sia completo c'è un terzo gene, scoperto sempre da Young e rinominato "doubletime": questo, codificando la proteina Dbt, funziona da metronomo nel rapporto tra i due geni e controlla quindi la frequenza delle oscillazioni, dando loro l'alternanza corrispondente a un ciclo di 24 ore.

Leggi tutto
Prossimo articolo