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Arsenico: meccanismo di assorbimento e detossificazione nelle piante

Alcuni ricercatori provenienti da Europa, Asia e Stati Uniti hanno identificato i due geni essenziali che controllano l’accumulazione e la detossificazione dell’arsenico nelle cellule delle piante. I risultati aiuteranno gli scienziati a ridurre l’accumulo del metalloide nelle colture. Lo studio è stato finanziato in parte dal progetto PHIME (“Public health impact of long-term, low-level mixed elements exposure in susceptible population strata”) che è stato sovvenzionato nell’ambito dell’area tematica “Qualità e sicurezza alimentare” del Sesto programma quadro (6° PQ) dell’UE con 13,43 Mio EUR.

La trivellazione di pozzi di perforazione, i pozzi economici e poco profondi nell’Asia sudorientale, le attività minerarie in varie regioni della Cina, della Tailandia e degli Stati Uniti spesso fanno aumentare la concentrazione di arsenico nell’acqua superando a volte il limite stabilito dall’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) di 10 microgrammi per litro (mcg/l), valore oltre il quale cominciano a verificarsi problemi alla salute.

Decine di milioni di persone sono esposte ai rischi associati ad alti livelli di arsenico perché bevono acqua contaminata o ingeriscono cereali coltivati in terreni inquinati. L’esposizione prolungata a questo metalloide altamente tossico può avere effetti disastrosi sugli organi umani tra cui transito gastrointestinale, reni, fegato, polmoni e pelle e fa aumentare il rischio di cancro. Soltanto in Bangladesh, secondo le stime, 25 milioni di persone bevono acqua contenente oltre 50 mcg/l di arsenico e 2 milioni di loro rischiano di morire di cancro causato da questa sostanza tossica.

Alcuni scienziati che lavorano presso laboratori in Svizzera, Corea del Sud e Stati Uniti e del National Centre of Competence in Research (NCCR) Plant Survival in Svizzera credono che identificando i geni chiave responsabili dell’accumulazione di arsenico nelle cellule delle piante hanno fatto il primo passo verso la risoluzione di questi problemi. Hanno esposto le loro scoperte sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Le piante costituiscono una via attraverso la quale metalli tossici entrano nella catena alimentare. Per esempio, l’arsenico è accumulato nei chicchi di riso, il che, in regioni inquinate da questo metalloide tossico, costituisce un pericolo per la popolazione la cui dieta si basa in larga misura su questo cereale. L’arsenico o il cadmio nel terreno vengono quindi trasportati alle cellule delle piante e conservati in compartimenti chiamati vacuoli.

All’interno della cellula, la traslocazione dell’arsenico e il suo accumulo nei vacuoli sono assicurati da una categoria di peptidi – le fitochelatine, importanti per la detossificazione dei metalli pesanti – che si legano ai metalli pesanti e vengono trasportati nei vacuoli per la detossificazione.

I ricercatori hanno detto che il processo era simile ad attaccare un rimorchio a un camion e a conservare il complesso “camion e rimorchio” nel vacuolo.

“Identificando i geni responsabili del trasporto e della conservazione vacuolare della fitochelatina , abbiamo trovato l’anello mancante che la comunità scientifica cercava da 25 anni,” ha detto Enrico Martinoia, professore di fisiologia delle piante presso l’Università di Zurigo in Svizzera. Insieme al suo team ha spiegato che controllare questi geni renderà possibile sviluppare piante in grado di prevenire il trasferimento di metalli e metalloidi tossici dalle radici alle foglie e ai chicchi limitando così l’entrata dell’arsenico nella catena alimentare.

“Occupandoci di questi geni, potremmo evitare l’accumulo di questi metalli pesanti nelle parti commestibili della pianta come i chicchi o i frutti,” ha detto Youngsook Lee dell’Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH) in Corea del Sud.

Per maggiori informazioni, visitare:

PHIME:
http://www.york.ac.uk/res/phime/

PNAS:
http://www.pnas.org/

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