I ricercatori hanno scoperto che il modo in cui le proteine oscillano e cambiano forma ad ogni ora è fondamentale per capire come funziona l’orologio circadiano.
L’ orologio circadiano si trova all’interno di microbi e batteri, piante e insetti, animali e umani. Questi piccoli orologi biologici sono sorti come un adattamento alle oscillazioni delle ore diurne e della temperatura causate dalla rotazione della Terra, ma ancora non abbiamo ben compreso come funzionano.
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Durante la 62a riunione annuale della Società Biofisica, svoltasi dal 17 al 21 febbraio, a San Francisco, in California, Andy LiWang presso l’Università della California, il ricercatore LiWang presenterà il lavoro del suo laboratorio che ha studiato l’orologio circadiano di cianobatteri colorati di colore blu-verde, un tipo di cianobatteri, chiamato spirulina, che è ricco di vitamine e minerali e viene usato come colorante alimentare naturale per caramelle e gomme.
Il gruppo di LiWang ha scoperto che il modo in cui le proteine si muovono ora per ora è fondamentale per la funzione dell’ orologio circadiano dei cianobatteri. “E ora sta diventando chiaro che lo stesso è vero per gli orologi degli eucarioti” ha detto LiWang.
Le proteine dell’orologio circadiano cianobatterico sono uniche perché possono essere ricostituite all’interno di una provetta in assenza di cellule vive. I ricercatori hanno prodotto una soluzione di queste proteine e adenosina trifosfato (ATP), alimento per le proteine, per creare un orologio circadiano che funzionasse per settimane.
Il laboratorio di biologia strutturale di LiWang ha utilizzato la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), la tecnologia madre della risonanza magnetica, per studiare la struttura proteica e la dinamica delle molecole biologiche e quindi utilizzare le strutture per ottenere informazioni sulla loro funzione. ” Abbiamo esaminiamo anche come le proteine si muovono, si flettono e cambiano forma, perché questi movimenti … sono anche fondamentali per la loro funzione biologica”, ha spiegato LiWang.
Il laboratorio di LiWang ha collaborato anche con Carrie Partch presso l’Università della California, a Santa Cruz, che utilizza la cristallografia a raggi X che è una tecnica potente per catturare le strutture statiche delle proteine e dei loro complessi .
“Una grande sorpresa per noi è stata la misura in cui i movimenti interni delle proteine dell’orologio circadiano dettano … la loro funzione“, ha detto LiWang. “Le strutture cristalline statiche a raggi X delle singole proteine, per lo più risolte da altri laboratori, erano inestimabili per il nostro lavoro ma raccontavano solo una parte della storia”.
Le proteine dell’orologio cianobatterico non sono esattamente le stesse delle proteine dell’orologio o degli orologi umani, ma le proteine fungono da ingranaggi e molle degli orologi circadiani e la funzione complessiva delle proteine umane è simile.
“Poiché le proteine dell’orologio devono mantenere il tempo, dovrebbero esserci alcuni principi di base del cronometraggio biologico condivisi tra tutti gli orologi, indipendentemente dal fatto che le proteine siano uguali o meno”, ha detto LiWang. “Le nostre strutture dei complessi delle proteine dell’orologio circadiano dei cianobatteri hanno fornito importanti intuizioni meccanicistiche, ma sono istantanee statiche di un sistema che si muove e cambia continuamente di ora in ora”, ha affermato LiWang.
Fonte: Science Daily
