Ricercatori del Sant’Anna scoprono enzima per sviluppare piante resistenti alle alluvioni

[6 marzo 2014]

Uno studio guidato da ricercatori della  Scuola Superiore SantʼAnna rivela  lʼesistenza di un enzima che mette in  relazione la stabilità delle proteine con la  concentrazione di ossigeno nellʼambiente.  Nellʼarticolo, pubblicato su Nature  Communications, il gruppo di ricerca, che  include lʼUniversità di Aachen e il Max  Planck Institute di Golm (Germania),  descrive la scoperta, 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 quindi  svolge un importante ruolo di controllo su diverse proteine, legandone lʼabbondanza alla  disponibilità di ossigeno. «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», commenta il primo autore dellʼarticolo, Daan Weits, studente olandese che svolge  il proprio dottorato alla Scuola SantʼAnna, segno che anche la ricerca italiana è in grado di  attrarre studenti di valore dal Nord Europa, tradizionale avamposto della ricerca  molecolare in campo vegetale.

«Questa scoperta è destinata ad avere una forte risonanza nellʼambito della biologia delle  piante», spiega il Francesco Licausi, ricercatore di fisiologia vegetale presso la Scuola SantʼAnna, che ha coordinato la 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  nellʼultimo decennio causando notevoli danni allʼagricoltura in Italia e in Europa. La  manipolazione dei livelli di cisteina ossidasi o lʼindividuazione di varianti naturali di tali  enzimi potrà contribuire allo sviluppo di varietà maggiormente resistenti a queste  condizioni di stress.

Inoltre, lʼesistenza di tale enzima rivela un passaggio chiave  nellʼadattamento delle piante ad unʼatmosfera 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».

di Scuola Superiore SantʼAnna