[24/10/2011] News
I ricercatori della Scuola Superiore Sant'Anna scoprono il sensore dell'ossigeno nelle piante
Nature pubblica la ricerca "Oxygen sensing in plants is mediated by an N-end rule pathway for protein destabilization" dei ricercatori della Scuola superiore Sant'Anna di Pisa, del Max Planck institute tedesco e dell'università olandese di Utrecht che rivela il meccanismo chiave che può rendere le piante più resistenti alla sommersione.
«La maggior parte degli organismi eucarioti - scrive il team di ricercatori - si basa sulle molecole di ossigeno per la produzione del'energia respiratoria. Quando la fornitura di ossigeno è compromessa, sono attivate una varietà di risposte di acclimatazione per ridurre gli effetti negativi dell' energy depletion. Sono stati descritti diversi meccanismi ossigeno-sensibili che si pensa di attivino queste risposte, ma ognuno di loro sembra essere di un regno specifico e fino ad ora nessun meccanismo di rilevamento era stato identificato nelle piante».
Il Sant'Anna sottolinea l'importanza della ricerca: «I cambiamenti climatici, che sempre più caratterizzano questo millennio, spingono la ricerca scientifica a cercare risposte per consentire di sopportarne l'impatto. Le cronache registrano con crescente frequenza eventi di piovosità estrema, con sommersione di ampie zone di terreno coltivato. Sommersione del terreno che limita o annulla la disponibilità di ossigeno per le piante e ciò ne determina la morte. Le perdite di produzione agricola sono enormi, mettendo a repentaglio l'economia delle nazioni e, spesso, addirittura la sopravvivenza delle popolazioni residenti a causa della carestia».
In natura la proteina "RAP2.12", presente nella cellula vegetale, viene costantemente distrutta in presenza di ossigeno, ossia in tutte le normali condizioni di crescita delle piante. Lo studio dimostra, però, che quando la disponibilità di ossigeno diminuisce, la proteina "RAP2.12" diviene stabile, e attiva una risposta adattativa per la pianta, che riesce a tollerare la mancanza di ossigeno per effetto della sommersione.
Pierdomenico Perata, coordinatore del gruppo di ricerca alla Scuola superiore Sant'Anna di Pisa e coordinatore del Plant Lab dell'Istituto di scienze della vita, spiega: «Le proteine sono costituite da catene di amminoacidi e gli amminoacidi presenti nella parte iniziale della proteina sono molto importanti per determinarne la stabilità. Il nostro gruppo ha scoperto che nella proteina ‘RAP2.12' un amminoacido cisteina è particolarmente destabilizzante in quanto soggetto a ossidazione da parte dell'ossigeno atmosferico, ma se la pianta viene sommersa la conseguente bassa disponibilità di ossigeno protegge la cisteina dall'ossidazione. La proteina ‘RAP2.12' diviene quindi stabile in assenza di ossigeno e svolge un ruolo determinante nell'attivare geni che conferiscono alla pianta la capacità di sopravvivere a lungo anche se sommersa».
Si tratta di una scoperta che potrebbe avere un impatto che va oltre la biologia delle piante: secondo Francesco Licausi, primo autore dell'articolo pubblicato su Nature, «Il meccanismo che abbiamo scoperto è probabilmente presente nella maggior parte degli organismi viventi, incluso l'uomo. L'ossigeno ricopre infatti un ruolo fondamentale nella fisiologia umana e anche, ad esempio, nel determinare la resistenza dei tumori alla chemioterapia. Lo studio apre anche nuove prospettive sia in ambito agricolo, per selezionare varietà coltivate che possano essere più tolleranti rispetto agli eventi alluvionali, sia nella ricerca di base, per la comprensione del meccanismo tramite il quale l'ossigeno, oltre a consentirci di respirare, possa modulare innumerevoli aspetti della fisiologia umana».