Novità nella lotta alle patologie vegetali. Scoperte le modalità di regolazione di una proteina che potrebbe essere in grado di combattere una vasta gamma di patologie vegetali: lo studio si basa su un processo naturale in cui le cellule vegetali muoiono per aiutare la pianta ospite a rimanere sana
Nuovi trattamenti più efficaci per le colture?
La conoscenza sulle patologie vegetali ha fatto un nuovo passo avanti. Dopo un lavoro di ricerca che è durato circa trent’anni, gli scienziati della Rutgers University (New Jersey, USA) e del Brookhaven National Laboratory di New York hanno scoperto le modalità di regolazione di una proteina che potrebbe essere in grado di combattere una vasta gamma di patologie delle piante.
Lo studio Structural determinants for pH-dependent activation of a plant metacaspase, pubblicato in “Nature Communications”, si basa su un processo naturale in cui le cellule vegetali muoiono per aiutare la pianta ospite a rimanere sana.
La morte cellulare programmata
Grazie a tecniche avanzate di cristallografia e modellazione computerizzata, gli scienziati hanno ottenuto immagini ad altissima definizione di un enzima proteico che taglia altre proteine, noto come metacaspasi 9 (che, in estrema sintesi, porta alla morte cellulare programmata).
La morte cellulare programmata è un processo in cui le cellule muoiono intenzionalmente come parte di un meccanismo naturale e controllato: è una specie di suicidio della cellula per preservare la pianta.
Il processo aiuta a rimuovere le cellule danneggiate o non necessarie, consentendo all’organismo di rimanere sano e svilupparsi correttamente. Nelle piante, la morte cellulare programmata è fondamentale per combattere le malattie e rispondere allo stress.
Le applicazioni in campo agricolo
Questa scoperta potrebbe avere interessanti applicazioni nel settore agricolo, dove si potrebbero sviluppare nuovi modi per proteggere le principali colture alimentari da una varietà di malattie devastanti.
La metacaspasi 9 è particolarmente efficace contro i biotrofi, organismi che si nutrono delle cellule vive dell’ospite. Un esempio di biotrofo è Phytophthora infestans, che causò la peronospora della patata in Irlanda e la conseguente carestia a metà del XIX secolo.
Il gruppo di ricerca ha creato delle varianti di metacaspasi 9 che potrebbero rafforzare la resistenza ad altre patologie vegetali importanti, come la ruggine e l’oidio.
I necrotrofi, invece, uccidono le cellule vegetali prima di nutrirsene. In questo caso, inibire la funzione della metacaspasi 9 fa sì che l’enzima non aiuti i necrotrofi a distruggere le cellule sane.
Malattie e stress ambientali decimano le piante
Come ha spiegato Qun Liu, biologo strutturale del Dipartimento di Biologia di Brookhaven, «comprendere la forma e la modalità di attivazione della metacaspasi 9 permette di progettare gli strumenti per sfruttare le sue funzioni biologiche per proteggere le piante da malattie e stress ambientali che potrebbero decimare i raccolti».
I ricercatori hanno già depositato un brevetto provvisorio per le tecnologie che si potrebbero sviluppare a partire dalla loro scoperta.
Combattere le patologie vegetali fungine
Per lo studio hanno usato la cristallografia a raggi X sul crescione (Arabidopsis thaliana). Ricerche precedenti avevano già mostrato che l’enzima viene attivato da un aumento dell’acidità.
Ora gli studiosi hanno osservato che l’enzima cambia forma se viene esposto a diverse concentrazioni di acido, rivelando i cambiamenti chiave nella proteina durante la sua attivazione.
Con altre tecniche, come la simulazione dinamica molecolare, hanno osservato il comportamento e la variazione dell’enzima in diverse condizioni.
Potenziare questo enzima sarebbe quindi importantissimo per contrastare le patologie vegetali fungine, che possono causare perdite dei raccolti anche del 20%.
