Una molecola chiave per l’orologio interno

I livelli di attività del nostro organismo aumentano e diminuiscono in funzione dei ritmi circadiani, gli “orologi interni” che governano le principali funzioni fisiologiche, dagli schemi veglia-sonno alla fame fino alla disponibilità di energia per nostre cellule.

Se da una parte l’orologio principale è regolato dalla luce, quelli degli organi periferici si basano sulla disponibilità di cibo. Il meccanismo molecolare sottostante tuttavia resta poco compreso.

Ora una ricerca svolta presso il Salk Institute for Biological Studies, i cui risultati sono apparsi sull’ultimo numero della rivista “Science”, ha contribuito a chiarire questa connessione mancante, in quanto sottolinea il ruolo chiave svolto da un interruttore molecolare che regola la capacità dei nutrienti di alterare direttamente il ritmo degli “orologi periferici”.

Poiché il ritmo circadiano del corpo e il suo metabolismo sono fortemente correlati, un eventuale squilibrio può portare a una malattia metabolica.

“Per esempio, coloro che sono costretti a turni lavorativi di 24 ore hanno un rischio altissimo di andare incontro a obesità e ad altri problemi fisici quali insulino-resistenza, ipertensione e aumento del rischio cardiovascolare”, ha spiegato Ronald M. Evans ricercatore dell’Howard Hughes Medical e professore del Gene Expression Laboratory del Salk Institute.

Si è scoperto infatti un sito di fosforilazione altamente stabile nella proteina criptocromo 1 (CRY1). La CRY1 si sviluppò originariamente come fotorecettore per la luce blu nelle piante. Ora è parte integrante dell’orologio circadiano dei vertebrati sebbene non sia più sensibile alla luce.

Il sito di fosforilazione è specifico per l’AMPK, una molecola in grado di “misurare” la quantità di energia a disposizione di una cellula. Quando è molta, l’AMPK infatti rimane inattiva e la cellula svolge i suoi normali processi. In caso contrario, l’AMPK si attiva e lega una molecola di fosfato al fattore CRY1, degradandolo. Come risultto, il ritmo circadiano aumenta e l’orologio viene regolato.

“L’inserimento di un sito di fosforilazione per l’AMPK ha trasformato un sensore per la luce in un sensore per l’energia, che ora permette ai nutrienti di fornire un input metabolico agli orologi circadiani”, hanno concluso i ricercatori. “L’adozione di un nuovo sensore in un cammino di segnalazione esistente è una soluzione elegante per un problema molto complicato.”