Gli scienziati della Duke-NUS Medical School e dell’Università della California, Santa Cruz, hanno scoperto il segreto della regolazione del nostro orologio interno. Hanno scoperto che questo regolatore si trova proprio nella parte posteriore della caseina chinasi 1 delta (CK1δ), una proteina che funge da pacemaker per il nostro orologio biologico interno o per i cicli naturali di 24 ore che controllano i modelli di sonno-veglia e altre funzioni quotidiane note come ritmo circadiano. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista PNAS, potrebbero aprire la strada a nuovi approcci per il trattamento dei disturbi legati al nostro orologio interno.
Ricerca attuale
La CK1δ regola i ritmi circadiani marcando altre proteine coinvolte nel nostro orologio biologico per ottimizzare la tempistica di questi ritmi. Oltre a modificare altre proteine, la stessa CK1δ può essere marcata, alterando la propria capacità di regolare le proteine coinvolte nel controllo dell’orologio interno del corpo. Precedenti ricerche hanno identificato due diverse versioni di CK1δ, note come isoforme δ1 e δ2, che differiscono per soli 16 blocchi di costruzione, o aminoacidi, proprio alla fine della proteina, in una parte chiamata coda C-terminale. Tuttavia, queste piccole differenze hanno effetti significativi sulla funzione della CK1δ.
Sebbene si sapesse che la capacità di queste proteine di regolare l’ orologio corporeo diminuisce quando sono etichettate, nessuno sapeva esattamente come ciò avvenisse. Utilizzando tecniche spettroscopiche e spettrometriche avanzate in grado di ingrandire le parti terminali, i ricercatori hanno scoperto che il modo in cui le proteine vengono etichettate è determinato dalle diverse sequenze delle parti terminali. Carrie Partch, professore presso l’Howard Hughes Medical Institute e il Dipartimento di Chimica e Biochimica dell’Università della California, Santa Cruz, e autore corrispondente dello studio, ha spiegato: “I nostri risultati mostrano tre siti specifici sulla coda di CK1δ dove possono attaccarsi gruppi fosfato, e questi siti sono fondamentali per controllare l’attività della proteina. Quando questi siti vengono marcati con un gruppo fosfato, la CK1δ diventa meno attiva e quindi meno efficace nell’influenzare i nostri ritmi circadiani. Grazie all’analisi ad alta risoluzione, siamo riusciti a identificare i siti esatti in gioco, e questo è davvero entusiasmante”.
Nuovi modi per trattare i disturbi del ritmo circadiano e una serie di malattie
Il professor David Virshup, direttore del Cancer and Stem Cell Biology Program alla Duke-NUS e coautore dello studio, ha studiato per la prima volta questa proteina più di 30 anni fa, quando si occupava del suo ruolo nella divisione cellulare. Grazie alla tecnologia ora disponibile, gli scienziati hanno potuto finalmente andare a fondo di una questione che era rimasta senza risposta per più di 25 anni. I ricercatori hanno scoperto che la coda del δ1 interagisce più fortemente con il corpo principale della proteina, determinando un’autoinibizione più forte rispetto al δ2. Ciò significa che δ1 è più altamente regolato dalla sua coda rispetto a δ2. Quando questi siti vengono mutati o rimossi, δ1 diventa più attivo, portando a cambiamenti nei ritmi circadiani. Al contrario, δ2 non ha lo stesso effetto regolatorio attraverso la sua regione di coda.
Questa scoperta dimostra come una piccola porzione di CK1δ possa influenzare notevolmente la sua attività complessiva. Questa autoregolazione è essenziale per mantenere in equilibrio l’attività di CK1δ, che a sua volta aiuta a regolare i ritmi circadiani. Lo studio ha anche esaminato le implicazioni più ampie di questi risultati. La CK1δ svolge un ruolo in molti processi importanti oltre ai ritmi circadiani, tra cui la divisione cellulare, lo sviluppo del cancro e alcune malattie neurodegenerative. Comprendendo meglio la regolazione dell’attività di CK1δ, gli scienziati potrebbero aprire nuove strade per trattare non solo i disturbi del ritmo circadiano ma anche una serie di malattie.
La regolazione dei nostri orologi interni va oltre la cura del jet lag:si tratta di migliorare la qualità del sonno, il metabolismo e la salute generale. Questa importante scoperta potrebbe aprire nuove porte a trattamenti che potrebbero cambiare il modo in cui gestiamo questi aspetti essenziali della nostra vita quotidiana. I ricercatori hanno in programma di studiare ulteriormente come i fattori del mondo reale, come la dieta e i cambiamenti ambientali, influenzino i siti di marcatura della CK1δ. Ciò potrebbe fornire indicazioni su come questi fattori influenzano il ritmo circadiano e portare a soluzioni pratiche per gestire le interruzioni.
