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Orologio circadiano scandisce il ritmo delle centrali energetiche delle cellule
Il ritmo circadiano di circa 24 ore influenza il metabolismo energetico dei mitocondri. (Illustrazione: Università di Basilea)
Il metabolismo energetico cellulare segue anche il ritmo dell'orologio circadiano: uno studio dell'Università di Basilea ha ora dimostrato esattamente come funziona, rivelando per la prima volta la relazione tra il ritmo circadiano e la rete mitocondriale.
Innumerevoli orologi geneticamente controllati ticchettano all'interno di diverse parti del nostro corpo, come il fegato, i reni e il cuore. Tra le altre cose, avviano molti processi metabolici, assicurando che questi avvengano all'ora ottimale del giorno.
I mitocondri - piccoli organelli che esistono in quasi tutte le nostre cellule e forniscono loro energia - hanno un ruolo importante in questi processi cellulari. Fino ad ora non era chiaro esattamente come il ritmo circadiano di 24 ore regolasse il metabolismo energetico.
La proteina di fissione imposta il ritmo
Nella maggior parte delle cellule, i mitocondri si connettono in una rete in continua evoluzione che può adattarsi a varie condizioni. I mitocondri possono quindi fondersi insieme e quindi dividersi di nuovo. L'interruzione di questa dinamica fissione-fusione può portare a problemi di salute.
I ricercatori hanno ora studiato esattamente come la rete mitocondriale interagisce con il nostro orologio biologico interno usando una combinazione di modelli in vitro, topi mancanti di orologio o topi con una fissione mitocondriale compromessa.
I loro risultati mostrano che il ciclo di fissione-fusione mitocondriale è controllato dalla proteina di fissione Drp1, che a sua volta è sincronizzata da un orologio biologico interno. Questo ritmo è fondamentale per determinare quando e quanta energia possono fornire i mitocondri.
"L'ora del giorno determina la conformazione della rete mitocondriale e questa, a sua volta, influenza la capacità energetica delle cellule", spiega l'autrice senior dello studio, la prof.ssa Anne Eckert, ricercatrice dell'Università di Basilea.
Relazione tra orologio circadiano e produzione di energia
I ricercatori hanno anche dimostrato che la rete mitocondriale perde il suo ritmo quando l'orologio circadiano è compromesso, il che provoca un calo della produzione di energia nelle cellule.
Allo stesso modo, il deterioramento farmacologico o genetico della proteina di fissione Drp1 altera il ritmo di produzione di energia, che a sua volta influenza il ritmo dell'orologio circadiano.
Queste scoperte potrebbero avere un ruolo nello sviluppo di nuovi approcci terapeutici; per esempio, per le malattie che sono caratterizzate da un orologio circadiano compromesso e una funzione mitocondriale compromessa, come l'Alzheimer.
Fonte: University of Basel (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Karen Schmitt, Amandine Grimm, Robert Dallmann, Bjoern Oettinghaus, Lisa Michelle Restelli, Melissa Witzig, Naotada Ishihara, Katsuyoshi Mihara, Jürgen A. Ripperger, Urs Albrecht, Stephan Frank, Steven A. Brown, Anne Eckert. Circadian Control of DRP1 Activity Regulates Mitochondrial Dynamics and Bioenergetics. Cell Metabolism, 2018; DOI: 10.1016/j.cmet.2018.01.011
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