Nobel per la medicina per Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young

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Il premio Nobel per la Medicina 2017 è stato assegnato a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young per le loro scoperte dei meccanismi che controllano i ritmi circadiani, ovvero l’orologio interno degli esseri viventi. I loro studi hanno spiegato come le piante, gli esseri umani e gli altri animali adattano i loro ritmi biologici per essere sincronizzati con un giorno solare. In sostanza, il loro lavoro è stato fondamentale per capire come la vita si sia adattata alla rotazione del nostro pianeta, che comporta costantemente l’alternarsi del dì e della notte.

L’orologio biologico

La maggior parte degli esseri viventi si adatta, e in molti casi anticipa, i cambiamenti nel breve periodo dell’ambiente in cui vive. Nel XVIII alcuni studiosi notarono come le mimose tendono ad aprire le loro foglie di giorno e indirizzarle verso il sole. Incuriosito dal fenomeno, l’astronomo francese Jean Jacques d’Ortous provò a lasciare una mimosa sempre al buio e notò che, nonostante l’assenza di luce, la pianta continuava a seguire il suo ciclo di apertura e chiusura delle foglie.

Negli anni seguenti altri ricercatori notarono come questo orologio interno fosse comune non solo tra le piante, ma anche tra molti altri animali, compresi gli esseri umani. Fu definito “ritmo circadiano” dallo scienziato romeno Franz Halberg nella prima metà del Novecento, dalle parole latine “circa diem”, cioè “intorno al giorno”. Che cosa ne determinasse il funzionamento rimase però un mistero per molti decenni.

Approcci più approfonditi

Tra i primi a tentare un approccio più approfondito al tema ci furono i ricercatori Seymour Benzer e Ronald Konopka nei primi anni Settanta. Si chiesero se fosse possibile identificare i geni alla base dei ritmi circadiani, analizzando il corredo genetico dei moscerini della frutta.

Scoprirono che modificando un gene era possibile interrompere il funzionamento dell’orologio interno di questi insetti. Fu chiamato “gene period”. 

Le scoperte recenti dei premi Nobel

Furono i premi nobel Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash e Michael W. Young a scoprire l’effettivo funzionamento dell’orologio interno, a partire dagli anni Ottanta e studiando sempre i moscerini della frutta. Nel 1984 Hall e Rosbash, presso la Brandeis University di Boston, e separatamente Young, alla Rockefeller University di New York, riuscirono a isolare il gene period. I loro studi li portarono a scoprire che la proteina PER, codificata dal gene, tende ad accumularsi durante la notte e a essere poi distrutta nelle ore diurne. I livelli di PER variano quindi nel corso della giornata, creando la sincronia con dì e notte del ritmo circadiano.

Nei loro studi seguenti, i ricercatori ipotizzarono che PER avesse anche la capacità di inibire l’attività del gene period che la codifica, condizione necessaria per fare in modo che i livelli di proteina oscillino durante un’intera giornata.

Hall e Rosbash avevano notato che PER si accumula di notte nel nucleo delle cellule, ma non riuscivano a spiegarsi come facesse ad arrivare nel nucleo cellulare dal citoplasma.

Fu Young, nel 1994, a scoprire un meccanismo secondario legato a un altro gene (timeless) che codifica la proteina TIM, una sorta di traghetto che unendosi a PER le consente di arrivare al nucleo per bloccare temporaneamente il gene period.

La successiva scoperta di un ulteriore gene, chiamato doubletime, permise di trovare la proteina DBT che ha il compito di ritardare l’accumulo della proteina PER. La DBT ha un ruolo centrale nel fare in modo che l’accumulo e la distruzione di PER siano periodici, per adattarsi il più possibile al ciclo di 24 ore.

L’utilità degli studi

L’orologio biologico è fondamentale per l’esistenza di buona parte degli esseri viventi sulla Terra. Un ritmo circadiano ben calibrato consente agli organismi di affrontare le diverse fasi della giornata.

Gli studi di Hall, Rosbash e Young hanno aperto la strada a ricerche di ogni tipo sulla fisiologica, anche in ambito medico dove le caratteristiche dei ritmi circadiani sono studiate per realizzare farmaci più efficienti e con minori effetti collaterali.


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