Riepilogo: La ricerca condotta da un team del Rensselaer Polytechnic Institute, guidato da Jennifer Hurley, PhD, ha scoperto complesse interazioni tra la proteina disordinata dell'orologio FRQ e la proteina FRH nel fungo Neurospora crassa, che si è scoperto influenzano la capacità dell'orologio circadiano di mantenere ritmi continui senza bisogno di reset giornaliero tramite luce. Lo studio evidenzia le implicazioni più ampie delle interruzioni dell’orologio circadiano negli esseri umani, che sono collegate a tassi più elevati di malattie come il cancro e i disturbi autoimmuni.
Punti chiave:
- Lo studio ha scoperto che la proteina orologio disordinata FRQ interagisce con la proteina FRH in un modo più complesso di quanto si pensasse in precedenza, coinvolgendo più regioni caricate positivamente.
- Queste interazioni proteiche aiutano l’orologio circadiano a mantenere ritmi continui, essenziali per regolare comportamenti e processi fisiologici senza la necessità di ripristinare la luce quotidiana.
- La comprensione di questi meccanismi apre la porta ad applicazioni pratiche, tra cui la cronoterapia ottimizzata per i trattamenti medici, una migliore gestione del jet lag e del lavoro a turni e progressi nella produzione di biocarburanti.
Gli orologi circadiani, che guidano i ritmi circadiani, sono intrecciati con molti sistemi essenziali negli esseri viventi tra cui piante, funghi, insetti e persino esseri umani. Per questo motivo, le interruzioni dei nostri orologi circadiani sono collegate a tassi più elevati di malattie negli esseri umani, inclusi alcuni tumori e malattie autoimmuni.
“Poiché le proteine sono gli elementi costitutivi della vita, è importante acquisire una comprensione fondamentale di come queste proteine lavorano insieme”, afferma il Rensselaer Polytechnic Institute. Jennifer Hurley, PhD, presidente dello sviluppo professionale MD Richard Baruch e capo dipartimento associato di scienze biologiche, in un comunicato. “Sapere come interagiscono le proteine può insegnarci come si comporterà un organismo e può anche darci l’opportunità di modificare quel comportamento”.
Alla scoperta dell'interazione dell'abbraccio dell'orso
Nella ricerca pubblicata in Hurley e il suo team hanno scoperto che la proteina orologio disordinata FRQ, in un fungo chiamato Neurospora crassa, interagiva con una proteina chiamata FRH in un modo inaspettato. Hanno trovato regioni o “blocchi” su FRQ con carica positiva. Questi blocchi hanno consentito a FRQ e FRH di interagire in molte regioni diverse.
“Mentre si pensa spesso che le proteine abbiano una forma ben ordinata, esiste un'intera classe di proteine che sono più flessibili, come gli spaghetti bagnati”, afferma Hurley in un comunicato. “Questa flessibilità può essere importante nelle interazioni delle proteine. Nel caso di FRQ, pensiamo che la sua “spaghettatura” permetta ai blocchi di carica positiva di legarsi a FRH, forse come un abbraccio da orso”.
Implicazioni per la funzione del ritmo circadiano
In un comunicato aggiunge: “Ci aspettavamo un'interazione semplice e diretta tra FRQ e FRH e abbiamo scoperto che l'interazione era molto più complessa di quanto ci aspettassimo”.
Hurley e il suo team hanno scoperto che questo cosiddetto abbraccio dell'orso fa sì che l'orologio circadiano molecolare si trasformi dall'essere una clessidra, che deve essere ripristinata ogni giorno dalla luce, a un oscillatore persistente, che consente un ritmo continuo senza bisogno di essere ripristinato dalla luce. leggero. Questo oscillatore circadiano persistente è il modo fondamentale in cui l’orologio circadiano mantiene il tempo, regolando qualsiasi cosa, dai nostri comportamenti al modo in cui un animale nell’Artico sa quando cacciare, anche quando non c’è luce disponibile nei mesi invernali.
Implicazioni più ampie e applicazioni future
Ogni nuova comprensione dei meccanismi dei nostri orologi circadiani ci avvicina alla possibilità di apportare modifiche con grandi benefici pratici. Se potessimo manipolare l’orologio circadiano, ciò potrebbe aiutare nella produzione di biocarburanti, nella lotta al jet lag e nel garantire la salute dei lavoratori a turni e di altri con orari irregolari.
L’assistenza sanitaria offre vaste opportunità per applicare la nostra conoscenza dei ritmi circadiani. “Il nostro campo si riferisce a questo come 'cronoterapia'”, dice Hurley in un comunicato. “Se ti infortuni in un momento della giornata, guarisci molto più velocemente che in un altro. Pertanto, possiamo programmare gli interventi chirurgici al momento giusto della giornata. Possiamo anche programmare i trattamenti chemioterapici in modo che le cellule sane non si dividano ma le cellule tumorali sì, riducendo gli effetti collaterali e aumentando l’efficacia del trattamento”.
Curt Brenemann, PhD, preside della Scuola di Scienze di Rensselaer, aggiunge in un comunicato: “Con questa ricerca, la professoressa Hurley e il suo team hanno, ancora una volta, avanzato la nostra comprensione di come funzionano i ritmi circadiani a livello molecolare. Questo tipo di comprensione approfondita dei meccanismi dei processi circadiani apre la porta a una migliore mitigazione dei loro effetti negli organismi superiori e negli esseri umani”.
