I ritmi circadiani regolati da una proteina: l’Atassina-2

La proteina Atassina-2 è un importante fattore di regolazione del ritmo circadiano nel moscerino della frutta. Lo hanno scoperto in modo indipendente due gruppi di ricerca che pubblicano sulla rivista “Science” i risultati delle loro ricerche.

La maggior parte degli animali terrestri regola il proprio comportamento sulla base dei ritmi circadiani, ovvero dell’alternanza di ore di luce e ore di buio durante il giorno. A questo ritmo è associato quello di molti processi fisiologici e biochimici che regolano la temperatura corporea, il flusso sanguigno, la produzione di urine, il rilascio di ormoni e i ritmi metabolici. Questa regolazione ciclica dell’organismo è a sua volta il riflesso di un altro ritmo che governa i meccanismi biologici a un livello ancora più profondo: quello della regolazione dell’espressione dei geni.

Da alcuni anni si studiano i meccanismi elementari dell’espressione genica nel moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) – un modello fondamentale per gli studi di genetica a causa della semplicità del suo genoma – con particolare attenzione per i meccanismi trascrizionali (cioè connessi alla “copiatura” della sequenza genica da parte dell’RNA messaggero) e post-traduzionali (cioè che seguono la traduzione dell’informazione genetica nella sintesi delle proteine che avviene nei ribosomi).

Cruciale in questo complesso sistema di regolazione è il gene PERIOD localizzato sul cromosoma X della Drosophila, le cui oscillazioni nella produzione della corrispondente proteina PER hanno un ritmo di 24 ore. Inoltre, una mutazione di PERIOD induce nella Drosophila una drastica alterazione dei ritmi circadiani. Ulteriori studi hanno dimostrato che l’espressione di PERIOD è controllata in modo cruciale dal gene twenty-four.

Nei due studi pubblicati ora su “Science” i ricercatori sono riusciti a chiarire ulteriori dettagli della regolazione di PERIOD che fanno capo a un’altra proteina, detta atassina-2, già nota perché nelle sue forme mutate rappresenta un fattore di rischio per l’insorgenza di malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica.

Nel primo studio, Chunghun Lim e Ravi Allada del dipartimento di Neurobiologia della Northwestern University a Evanston, nell’Illinois, hanno stabilito che l’atassina-2 ha la funzione di attivatore del genetwenty-four. Nel secondo studio, Yong Zhang e colleghi hanno studiato l’orologio circadiano nel moscerino della frutta, dimostrando che l’atassina-2 è necessaria per accumulare la proteina PER nei cosiddetti neuroni pacemaker, a cui fanno capo i ritmi circadiani all’interno del sistema nervoso centrale.

Complessivamente, i due risultati sono coerenti con gli studi che hanno suggerito che una diminuita attività dell’atassina-2 possa essere collegata ai disturbi del sonno.