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Un enzima permette alle piante di sopravvivere agli allagamenti

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Un enzima che mette in relazione la stabilità delle proteine con la concentrazione di ossigeno nell’ambiente. Questo è il risultato di uno studio guidato da ricercatori della Scuola Superiore Sant’Anna, esposto nell’articolo pubblicato su Nature Communications e condotto dal gruppo di ricerca che include l’Università di Aachen e il Max Planck Institute di Golm in Germania.

Lo studio ha rivelato l’esistenza nelle cellule delle piante di un enzima chiamato cisteina ossidasi (PCO) che incorpora molecole di ossigeno nelle proteine che possiedono una cisteina come aminoacido iniziale. Tale modificazione etichetta le proteine target come “spazzatura da riciclare”, indirizzandole al macchinario preposto alla loro degradazione.

La cisteina ossidasi controlla diverse proteine, legandone l’abbondanza alla disponibilità di ossigeno. Come spiega il primo autore dell’articolo pubblicato su Nature, Daan Weits, dottorando olandese alla Scuola Superiore Sant’Anna, “il più immediato fra i substrati di questo meccanismo è il regolatore della risposta anaerobica, RAP2.12, che grazie a PCO viene stabilizzato in ipossia”.

“Questa scoperta è destinata ad avere una forte risonanza nell’ambito della biologia delle piante” spiega il Francesco Licausi, ricercatore di fisiologia vegetale presso la Scuola Sant’Anna e coordinatore della ricerca. “Innanzitutto, infatti, rivela un nuovo elemento di regolazione della risposta delle piante a stress quali sommersione e allagamento. Queste condizioni causano sempre più spesso una drastica riduzione delle colture in seguito ad rovesci di particolare intensità, la cui frequenza è aumentata in maniera drammatica nell’ultimo decennio causando notevoli danni all’agricoltura in Italia e in Europa.

La manipolazione dei livelli di cisteina ossidasi o l’individuazione di varianti naturali di tali enzimi potrà contribuire allo sviluppo di varietà maggiormente resistenti a queste condizioni di stress. Inoltre, l’esistenza di tale enzima rivela un passaggio chiave nell’adattamento delle piante ad un’atmosfera ricca di ossigeno, fenomeno avvenuto milioni di anni fa proprio in conseguenza della massiccia evoluzione di meccanismi fotosintetici. Tuttavia, negli animali la cisteina ossidasi non sembra essere presente, pertanto in questo caso la degradazione delle proteine sulla base della disponibilità di ossigeno, riscontrata precedentemente, appare affidata a meccanismi divergenti ”.

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