Identificazione del precursore proteico per la sintesi di ormoni tiroidei nel cordato basale ascidia Styela clava

Come una piccola creatura marina illumina i nostri stessi ormoni

Gli ormoni tiroidei regolano crescita, sviluppo e metabolismo negli esseri umani, ma da dove proviene questo sistema nell’evoluzione? Questo studio si rivolge a un animale inatteso — una piccola creatura tubolare chiamata ascidia (Styela clava) — per rispondere a quella domanda. Scoprendo come questo animale produce ormoni simili a quelli tiroidei durante la trasformazione da larva nuotante ad adulto sedentario, i ricercatori mostrano che pezzi chiave del nostro sistema endocrino potrebbero essere molto più antichi e diffusi di quanto si pensasse.

Dalle ascidie alla scienza della tiroide

Nei vertebrati, compresi gli esseri umani, gli ormoni tiroidei sono prodotti utilizzando una proteina enorme chiamata tireoglobulina all’interno della ghiandola tiroidea. Negli invertebrati, però, gli scienziati non avevano mai identificato chiaramente una proteina comparabile, lasciando aperta la possibilità che gli animali senza colonna vertebrale potessero dipendere interamente da composti simili a ormoni presenti nell’ambiente. Gli autori hanno riesaminato un’osservazione classica ma irrisolta: gli anticorpi contro la tireoglobulina bovina marcano in modo intenso una regione dell’organo alimentare (endostilo) dell’ascidia Styela clava. Usando strumenti moderni di analisi proteica ed evolutiva, si sono messi a scoprire quale proteina fosse riconosciuta e se servisse davvero come stampo per la sintesi ormonale.

Alla ricerca di una fabbrica ormonale nascosta

Il team ha prima utilizzato un anticorpo che si lega alla tireoglobulina dei vertebrati per “pescare” proteine simili nei tessuti di Styela clava e ha identificato diversi candidati mediante spettrometria di massa. Tra questi, una proteina molto grande, chiamata ScTG-like, si è distinta. Il suo gene si attivava in modo marcato durante gli stadi larvali, in sincronia con altri componenti noti per essere coinvolti nella produzione di ormoni tiroidei, e il suo RNA messaggero e la proteina si localizzavano nella parte anteriore della larva nuotante e nella regione equivalente alla tiroide dell’endostilo adulto. Quando i ricercatori produssero una parte di questa proteina in cellule in coltura ed esposero il prodotto allo iodio in provetta, essa acquisì caratteristiche chimiche tipiche degli ormoni tiroidei, similmente a quanto avviene per la tireoglobulina umana. Una proteina correlata di Styela non superò questo test, rafforzando l’ipotesi che ScTG-like sia il vero precursore ormonale.

Una proto-ghiandola tiroidea in un corpo da girino

Analizzando più da vicino le larve, gli scienziati scoprirono una piccola tasca invaginata nella parte anteriore del tronco, composta da un pugno di cellule strettamente compatte. Questa struttura “simile a un follicolo” mostrava segnali per ScTG-like, per gli stessi ormoni tiroidei e per diverse altre proteine che nei vertebrati contribuiscono a costruire e far funzionare la ghiandola tiroidea. Colorazioni che evidenziano proteine secretorie ricche di zuccheri, abbondanti nei follicoli tiroidei dei vertebrati, illuminarono anch’esse questa tasca, e una colorazione simile fu osservata nel tessuto tiroideo di zebrafish. Quando ScTG-like fu sperimentalmente inibita, sia il segnale della proteina sia quello degli ormoni tiroidei scomparvero da questa piccola tasca, indicando che essa funge da autentico sito di sintesi e immagazzinamento degli ormoni — una sorta di proto-ghiandola tiroidea in una larva di invertebrato.

Ormoni che guidano una trasformazione drammatica

Per verificare se gli ormoni dipendenti da ScTG-like fossero effettivamente importanti per il ciclo vitale dell’animale, i ricercatori ridussero la produzione di ScTG-like usando interferenza a RNA. Le larve con livelli ridotti di ScTG-like presentavano quantità fortemente diminuite di ormoni tiroidei e avevano difficoltà a completare la metamorfosi: la regressione della coda era insufficiente, la trasformazione era ritardata e i giovani risultanti avevano sifoni deformi e organi interni immaturi. Il trattamento di queste larve compromesse con una dose di ormone tiroideo attivo (T3) ne ripristinò lo sviluppo, riportando la metamorfosi a livelli quasi normali. Questo recupero diretto collega il ruolo della proteina nella sintesi ormonale al controllo del tempo e della qualità del drastico cambiamento morfologico dell’animale.

Un progetto antico per la produzione di ormoni tiroidei

Oltre a questa singola specie, il team confrontò le architetture proteiche in molti gruppi animali e trovò proteine simili alla TG con marcati elementi strutturali ripetuti — in particolare domini ripetuti ritenuti portatori dei siti di formazione ormonale — in altri bilateriani, dagli echinodermi a vermi e molluschi. Anche quando le sequenze aminoacidiche differivano notevolmente, la disposizione complessiva di questi domini e la presenza di numerosi possibili legami disolfuro somigliavano a quelle della tireoglobulina dei vertebrati. Questi parallelismi suggeriscono che ormoni internamente prodotti, simili a quelli tiroidei e sintetizzati su grandi proteine impalcatura, abbiano avuto origine in epoche profonde dell’evoluzione animale e siano stati successivamente raffinati nelle ghiandole tiroidee ben organizzate dei vertebrati.

Perché questa scoperta è importante per capire noi stessi

Questo lavoro identifica, per la prima volta, un precursore proteico funzionale per la sintesi degli ormoni tiroidei al di fuori dei vertebrati e individua una struttura follicolare che agisce come una tiroide primitiva in un cordato invertebrato. Per il pubblico generale, il messaggio è che la macchina che i nostri corpi usano per controllare crescita e metabolismo non è un’invenzione recente e unica dei vertebrati, ma un sistema antico già in fase di sviluppo in semplici animali marini. Tracciando queste radici ormonali fino a creature come Styela clava, gli scienziati ottengono un quadro più chiaro di come si siano evoluti organi endocrini complessi e di come vie ormonali conservate aiutino a plasmare i cicli di vita degli animali attraverso l’albero della vita.

Citazione: Zhang, J., Yang, L., Beinsteiner, B. et al. Identification of protein precursor for thyroid hormone synthesis in basal chordate ascidian Styela clava. Nat Commun 17, 2463 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69290-7

Parole chiave: evoluzione degli ormoni tiroidei, metamorfosi della ascidia, proteina simile alla tireoglobulina, origini del sistema endocrino, sintesi ormonale negli invertebrati