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Quasi tutti gli organismi viventi, dai microrganismi ai mammiferi, sincronizzano i loro processi comportamentali, biochimici e fisiologici secondo il ciclo solare di 24 ore, o orologio circadiano.
L'orologio circadiano è controllato principalmente da macchinari specifici e, nei mammiferi, il nucleo soprachiasmatico presente nell'ipotalamo funge da orologio principale e controlla i ritmi circadiani in tutto il corpo.
Tuttavia, la maggior parte delle cellule del corpo ha anche un ritmo circadiano interno. Un modello ciclico di espressione dei geni in queste cellule guida l'orologio circadiano a livello dell'organismo.
La genetica alla base dei ritmi circadiani a livello cellulare è stata classicamente studiata in Drosophila, dove un insieme di geni orologio regolano il ritmo circadiano cellulare attraverso un ciclo di feedback negativo.
Durante il giorno, i fattori di trascrizione, Clock e Cycle, eterodimerizzano e attivano la trascrizione dei loro geni bersaglio, incluso il gene Period, noto anche come Per.
La proteina Per si dimerizza con un'altra proteina chiamata Timeless, o Tim. Tuttavia, entrambe queste proteine non sono molto stabili in presenza di luce e vengono successivamente degradate da un proteasoma.
Durante la sera, il complesso stabile Per/Tim può accumularsi nel citoplasma cellulare e quindi traslocare nel nucleo - dove si lega al dimero del ciclo dell'orologio e lo rimuove dal DNA - inibendo così la sua attività trascrizionale.
Oltre a questa regolazione del feedback negativo, anche altre proteine regolatrici nella cellula partecipano alla modulazione dell'attività dell'orologio.
Ad esempio, Arancia Meccanica è un repressore trascrizionale che co-reprime l'attività trascrizionale del ciclo dell'orologio insieme al Per competendo per il sito di legame sul DNA.
Poiché i ritmi circadiani svolgono un ruolo essenziale nel coordinare il normale funzionamento del corpo, qualsiasi interruzione di esso può portare a malattie da lievi a gravi, tra cui sindromi metaboliche e malattie infiammatorie, nonché cancro.
L'orologio biologico è coinvolto in molti aspetti della regolazione della fisiologia complessa di tutti gli animali. Era il 1935 quando gli zoologi te…
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