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Botanica: studiato l’oscuro meccanismo di proteine che proteggono le radici conservando la permeabilità

Secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature, un team di ricercatori europei è riuscito a scoprire come funziona una famiglia di proteine, cosa che finora era un mistero.

Usando la pianta arabetta comune (Arabidopsis thaliana), il team è stato in grado di mostrare che queste proteine sono essenziali per costruire micro-reti a tenuta stagna alla radice della pianta. Questo permette alla pianta di filtrare le sostanze nutritive dal suolo e di proteggersi da microorganismi pericolosi.

Scienziati provenienti da Belgio, Germania, Paesi Bassi e Svizzera si sono riuniti per lavorare a questo studio, che è stato in parte finanziato dal progetto PLANT-MEMB-TRAFF (“Plant endomembrane trafficking in physiology and development”) il quale ha ricevuto un Contributo iniziale del Consiglio europeo per la ricerca (CER) del valore di 1.199.889 euro nell’ambito dell’area tematica “Idee” del Settimo programma quadro (7° PQ) dell’UE.

Le proteine trovate dagli scienziati sono un gruppo di proteine transmembrana che il team chiama “CASP” (proteine del campo della membrana della striscia di Caspary) poiché si trovano sulle strisce di Caspary – cinture di materiale delle pareti cellulari specializzato presente nell’endoderma della radice che generano una barriera alla diffusione extracellulare.

Il ruolo principale dell’endoderma della radice è quello di gestire l’assunzione di sostanze nutrienti e di resistere agli stress.

Il team è riuscito a identificare queste CASP grazie a una tecnica di marcatura fluorescente. I ricercatori hanno scoperto che queste proteine sono codificate da cinque geni diversi e hanno un ruolo fondamentale nella formazione delle strisce di Caspary.

“Queste strutture possono essere paragonate alle giunture che creano gli spazi tra l’endoderma ermetico della radice,” spiega Niko Geldner, uno dei ricercatori che ha lavorato a questo progetto. “Le CASP formano una specie di graticolato sul quale altre proteine vengono ad attaccarsi per formare una sequenza che porta alla creazione di un “blocco stradale” tridimensionale estremamente efficace. Questa affascinante scoperta ci permetterà di capire meglio come le radici riescono a selezionare sostanze nutritive buone e a eliminare quelle cattive. In altre parole, come le piante si nutrono.

Considerato che la maggior parte delle piante funzionano lungo linee relativamente simili, questi risultati hanno implicazioni per la ricerca nel campo dell’agricoltura sostenibile, in termini di come il riso, il mais, il frumento e persino le piante di pomodoro assorbono il loro nutrimento quotidiano.

I ricercatori che stanno dietro il progetto PLANT-MEMB-TRAFF affermano inoltre che visto che gli attuali confronti tra il lievito e gli animali non ci danno alcuna idea valida e coerente su cosa sia veramente fondamentale o derivato nell’organizzazione della membrana eucariotica, una ricerca obiettiva sul traffico della membrana delle piante è essenziale e può fornire informazioni su un altro tipo di cellule eucariotiche diverse, permette inoltre di capire meglio l’evoluzione dell’organizzazione della membrana eucariotica.

“In definitiva, l’idea sarebbe migliorare l’assunzione di sostanze nutritive sviluppando piante che hanno bisogno di meno acqua e fertilizzante, dalla prospettiva di un tipo di agricoltura più sostenibile,” spiega Niko Geldner.

Capire la struttura e il funzionamento dei compartimenti endomembrana è fondamentale per una comprensione meccanicistica del comportamento delle cellule eucariotiche. Gli organismi multicellulari mostrano una maggiore complessità e specializzazione nei loro percorsi di traffico endomembrana. Le piante più evolute hanno sviluppato indipendentemente la multicellularità e mostrano un sistema endomembrana di struttura diversa ma molto complesso che regola numerosi processi fondamentali, come la composizione delle pareti cellulari, l’alimentazione della pianta o le risposte immunitarie.

Queste caratteristiche specifiche del funzionamento endomembrana della pianta sono state realmente comprese solo adesso e per molto tempo erano state studiate in modo insufficiente con metodi basati sull’omologia, che sono intrinsecamente parziali e limitati per moduli e percorsi conservati tra animali/lieviti e piante.

Questa ricerca è quindi particolarmente acuta visto che segna una significativa rivoluzione del sapere scientifico. Sebbene la prima descrizione delle strisce di Caspary sia stata fatta oltre 150 anni fa dal botanico Robert Caspary, nel 1865, i meccanismi e il funzionamento interno delle sue proteine sono rimasti un mistero fino a oggi.

Per maggiori informazioni, visitare:

Università di Losanna
http://www.unil.ch/index.html

 

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