m-RNA imperfetto

Gentilissimi, è terminata la scuola per 2/3 degli alunni di scuola media, o, se preferite, della scuola secondaria di primo grado. Agli alunni di 1 A, oppure B, oppure una sezione a piacere, lascio un articolo interessante some elogio della imperfezione. Si parla di funghi e batteri, proteine e ritmi circadiani, ossia il ritmo biologico di un organismo vivente, solitamente basato sull'alternarsi di notte e dì, luce e buoi, veglia e sonno:

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L'importanza di un orologio biologico impreciso

                                                     © Lee Jungyeol/TongRo Images/Corbis

In alcuni funghi e batteri la produzione delle proteine che regolano il ritmo circadiano non è ottimizzata, dando luogo a un orologio biologico impreciso. Due studi indipendenti hanno dimostrato che, lungi dall'essere un “fallimento” dell'evoluzione, l'incapacità di segnare il tempo in modo perfetto si traduce sia nella capacità di produrre proteine più efficienti sia in una maggiore adattabilità ai cambiamenti ambientali (red)

Non sempre la precisione è la scelta migliore. E' questa la conclusione di due studi, pubblicati su “Nature”, relativi all'espressione di proteine che presiedono alla definizione dei ritmi circadiani in alcuni funghi e batteri. Un gran numero di processi biologici è regolato in modo da rispettare cicli periodici regolari, in genere su base quotidiana. Questa regolazione è legata all'espressione di particolari geni, che hanno la caratteristica di contenere codoni, triplette di basi amminoacidiche che rappresentano le unità d’informazione del codice genetico, strutturati in modo da garantire l'espressione più efficace della proteina codificata. Nel loro articolo, Mian Zhou e colleghi, dell'Università del Texas, a Dallas, hanno però dimostrato l'esistenza di un orologio biologico impreciso nei funghi del genere Neurospora, mentre Yao Xu e colleghi, della Sciences Vanderbilt University, a Nashville, hanno fatto lo stesso per i cianobatteri del genere Synechococcus. In genere l'evoluzione tende a ottimizzare l'impiego delle risorse, in funzione dell'adattamento dell'organismo all'ambiente; trovarsi di fronte a un singolare “fallimento” dell'ottimizzazione dell'orologio biologico, in organismi appartenenti a due regni ben distinti, fa supporre che il fallimento sia solo apparente e che vi sia una ragione più profonda per la cattiva taratura dell'orologio.

Un orologio biologico perfetto può portare a una sovrapproduzione di proteine (in basso) o a proteine che non hanno il tempo di ripiegarsi n modo corretto (al centro). Un orologio starato (in alto) porta invece a una produzione di proteine adeguata e dalla funzionalità ottimale. (Cortesia J.M. Hurley, J.C. Dunlap/Nature)

E in effetti Yi Liu e colleghi, ingegnerizzando i geni di Neurospora, per ottenere un fungo in grado di esprimere in modo efficiente le proteine circadiane, hanno dimostrato che questo miglioramento porta l'mRNA a un processo di trasduzione così rapido da ostacolare il perfetto ripiegamento della proteina prodotta, che quindi è, funzionalmente, meno efficiente di quella sintetizzata a velocità ridotta. Evidentemente, il costo dell'imprecisione nel rispetto dei ritmi circadiani è inferiore al guadagno in funzionalità cellulare. Anche nel caso di Synechococcus il difetto si traduce in un vantaggio. Nell'ambiente naturale, il metabolismo del cianobatterio e, in particolare, i processi fotosintetici, dipendono, in maniera molto stretta, dall'alternanza luce-buio, ma rallentano o accelerano anche in funzione della temperatura ambientale. Basarsi su un orologio che segna il ritmo dei processi biologici con un certo margine di incertezza facilita migliori risposte adattative ai cambiamenti ambientali. Per questo, concludono i ricercatori, è verosimile che una simile staratura dell'orologio biologico sia presente in un gran numero di organismi che non sono in grado di controllare la propria temperatura: non solo cianobatteri e funghi, ma anche dinoflagellati e, perfino, piante superiori.

(18 febbraio 2013)

L'articolo è tratto e modificato, al fine di renderlo maggiormente comprensibile anche da alunni della Vostra età, dalla newsletter Le Scienze. Una Nonna, fortunatamente, imperfetta. NR