Il premio Nobel 2017 per la fisiologia e la medicina è stato assegnato quest anno congiuntamente a tre scienziati americani Jeffrey Hall, Michael Rosbash e Michael Young per i loro studi sui meccanismi che governano il mantenimento del ritmo circadiano. Nelle risposte degli esami cardiologici si legge spesso “conservata la variabilità nictemerale della frequenza cardiaca” oppure “scarsamente conservato il ritmo circadiano della pressione arteriosa” quando ad esempio, in questo caso, non si assiste al fisiologico calo della pressione durante il periodo notturno. Ma praticamente ogni processo biologico ha un “ritmo”. Ogni essere vivente infatti risponde nel suo funzionamento ad un orologio biologico che da una cadenza tutte le attività fisiologiche e che può essere implicato anche in alcune risposte alle malattie.

Il ritmo circadiano è oggetto di studi da molti anni. L’osservazione che piante ed animali mantenuti al buio continuavano a mantenere lo stesso ritmo biologico ha fatto dedurre che vi fosse un meccanismo interno capace di governare il funzionamento degli organi.

La storia di queste scoperte inizia dal… moscerino della frutta, il cui nome scientifico è Drosophila Melanogaster. E’ infatti studiando la genetica di questo animale che tanti studiosi hanno trovato le risposte per la comprensione del funzionamento dell’orologio biologico. Jeffrey Hall ha studiato la genetica del moscerino della frutta sin dagli inizi della sua attività di studioso, la sua frequentazione ha consentito a Michael Young di progredire nella ricerca e giungere poi al prestigioso premio Nobel.

Si deve invece a Ronald Konopka, uno studente che lavorava con il famoso genetista della Drosophila, Seymour Benzer, l’intuizione di isolare dei mutanti del moscerino che avevano perso il controllo circadiano. Osservando che i moscerini emergevano dal bozzolo all’alba, isolò infatti i mutanti che venivano fuori in ore inconsuete. Lo studio di questi mutanti consentì a Young di identificare cosa fosse appunto mutato nei loro cromosomi: mancava il period gene, questo il suo nome, che controlla il rimo circadiano del moscerino e fu oggetto di pubblicazione su Nature nel 1984. Hall e Roshbash hanno poi proseguito nel decifrarne il meccanismo di funzionamento: il gene period codifica una proteina che si costruisce durante la notte e si degrada durante il giorno in maniera, diciamo così, autoregolamentata dalla proteina stessa con un feed back negativo. Hanno poi identificato un altro gene dal nome timeless che forma un complesso con la proteina codificata dal gene period, va al nucleo ed è responsabile della regolazione negativa. Da qui in poi nei diversi laboratori di Young, Hall e Rosbash è stato un susseguirsi di  scoperte  come ad esempio quella del gene che codifica la proteina sensibile alla luce che assicura l’accumulo della proteina durante la notte.

L’interesse è partito dal moscerino della frutta, ma la ricerca ha consentito di comprendere come qualsiasi sistema biologico risponde ad una sorta di fluttuazione ritmica: lo stesso orologio interno in risposta a differenti stimoli ambientali, governa geni che si “accendono” e “spengono”, verosimilmente la metà di tutti i geni umani che vengono espressi.

Fonti:

Lancet 390, October 14, 2017:
Talha Burki. Nobel Prize awarded for discoveries in circadian rhythm. 

Antonella Labellarte
Cardiologa
Ospedale S. Eugenio, Roma