Ricercatori dell'Istituto giapponese di biomolecole trasformative (ITbM) dell'Università di Nagoya, l'Università dei Paesi Bassi di Groningen, e colleghi hanno trovato un nuovo modo per regolare gli orologi biologici delle cellule. Ulteriori studi sul loro approccio, pubblicato in Giornale della Società Chimica Americana , potrebbe portare a trattamenti per una varietà di condizioni, compreso il disturbo del sonno.

"Forniamo un nuovo approccio per controllare con precisione la funzione dell'orologio circadiano usando la luce, " spiega il biochimico di ITbM Tsuyoshi Hirota, che ha condotto la ricerca con il chimico Ben Feringa dell'Università di Groningen. "L'orologio circadiano controlla i ritmi quotidiani della nostra fisiologia. La sua disfunzione è correlata a molte malattie, come i disturbi del sonno, malattie metaboliche e cancro. Un nuovo modo per controllare l'orologio circadiano potrebbe rivelare i meccanismi dell'orologio molecolare e costituire la base delle terapie per le malattie legate all'orologio circadiano".

L'approccio dei ricercatori prevedeva il controllo di una molecola chiamata longdaysin, che hanno trovato regola gli orologi circadiani cellulari. Longdaysin si lega a un enzima chiamato CKI, inibendo la sua attività e allungando il tempo per l'orologio biologico di passare attraverso un ciclo sonno-veglia.

Per controllare questo processo, il team ha incorporato una "gabbia" chimica in longdaysin che risponde alla luce, chiamato gruppo protettivo fotorimovibile (PPG). In condizioni di oscurità, PPG ha impedito a longdaysin di legarsi a CKI. Quando il composto è stato esposto ai raggi UV o alla luce viola, il PPG rilasciato longdaysin, consentendogli di legarsi e inibire CKI. Il processo ha avuto successo nelle cellule umane, tessuto di topo, e nelle larve di zebrafish.

Questo livello di controllo dell'attività di longdaysin con la luce potrebbe portare allo sviluppo di terapie per regolare il periodo dell'orologio delle persone con una condizione chiamata fase di sonno avanzata familiare. Le mutazioni genetiche legate alla CKI portano alla condizione, inducendo una persona a diventare anormalmente assonnata molto presto la sera, e così va a dormire presto, e si sveglia ed è energico molto presto la mattina.

I ricercatori affermano che il loro studio potrebbe anche aiutare a ulteriori indagini sull'organizzazione circadiana nei mammiferi, identificare la relazione tra l'interruzione dell'orologio circadiano e lo sviluppo della malattia, e la ricerca di terapie che utilizzino la regolazione dipendente dalla luce per trattare le malattie legate all'orologio circadiano.

Il team prevede di manipolare gli orologi circadiani cellulari all'interno delle popolazioni cellulari e di indagare su come gli orologi circadiani nelle singole cellule comunicano tra loro.

L'articolo, "Controllo dell'orologio circadiano con un'elevata risoluzione temporale tramite fotodosaggio, " è stato pubblicato nel Giornale della Società Chimica Americana .