Curare lo stress nelle piante: passi avanti dalla ricerca cellulare

L’ATP è un composto universale presente in tutti gli organismi viventi, è la moneta energetica della cellula e, quindi, fornisce l’energia per molte reazioni chimiche. Dunque, senza di essa non ci sarebbe vita. Una delle principali funzioni della respirazione è quello di generare ATP per sostenere la vita. Un gruppo di ricercatori ha scoperto la versione del recettore per l’ATP delle piante ed è molto diversa rispetto al recettore ATP negli animali.

Gaianews.it ha raggiunto il dottor Gary Stacey, dell’università del Missouri coautore dello studio, pubblicato sulla rivista Science.  Stacey ha spiegato che a partire dal 1950 in uno studio che continua ancora oggi, si è scoperto che, oltre ad essere fonte di energia nella cellula, l’ATP agisce anche al suo esterno come molecola segnale.

Qual è il ruolo dell’ATP per la crescita e lo sviluppo degli organismi viventi?

Gary Stacey: “Negli animali, l’ATP extracellulare svolge una varietà di ruoli. Ad esempio, agisce sulla sinapsi ed è considerato un neurotrasmettitore.
E’coinvolto nella contrazione muscolare e quando c’è una ferita, funziona nella risposta infiammatoria. Ci sono molti laboratori in tutto il mondo che studiano il ruolo extracellulare dell’ATP negli animali. Tuttavia, per quanto riguarda le piante, ci sono relativamente pochi studi. Sono molti i rapporti che spiegano la funzione dell’ ATP negli animali: crescita cellulare, difesa dagli organismi patogeni, e una varietà di altri processi. Ma il meccanismo con cui l’ATP funge da segnale nelle piante è sconosciuto. Questo è il significato della nostra ricerca poiché identifica il recettore chiave, aprendo la porta a studi meccanicistici più dettagliati per spiegare come agisce l’ATP extracellulare”.

Le piante hanno risposte specifiche all’ATP, uno è l’ aumento dei livelli di calcio all’interno della cellula. Per far in modo che tali risposte si verifichino, l’ATP deve prima legare il suo recettore, che gli scienziati non sono stati in grado di identificare. (Al contrario, i recettori a cui l’ATP si lega negli animali sono ben caratterizzati.)

Jeongmin Choi e colleghi hanno compiuto progressi sull’argomento. Lavorando sulla pianta Arabidopsis thaliana hanno effettuato uno screening genetico sui mutanti della pianta – ovvero quelli che non innescano l’afflusso di calcio previsto in presenza di ATP . E ricercando i geni che hanno compromesso il riconoscimento di ATP in questi mutanti hanno trovato dorn1 -1 e dorn1 – 2 .

I recettori che questi geni codificano sono strutturalmente distinti dai recettori ATP negli animali. I ricercatori hanno trovato che l’espressione di DORN1 , ha restaurato un normale flusso di calcio nelle piante trattate con ATP. Questo a sua volta ha contribuito alle piante di riprendersi dai danni. Gli autori suggeriscono che DORN1 – il recettore ATP a lungo cercato nelle piante – sia essenziale per capire l’ATP extracellulare e probabilmente svolge una varietà di ruoli nella resistenza allo stress delle piante.

Perché per il vostro studio avete scelto l’Arabidopsis thaliana?

“L’Arabidopsis è il modello genetico primario per la ricerca sulle piante. C’è una ricchezza di risorse che sono state sviluppate per questa pianta e questo ha notevolmente migliorato la nostra capacità di condurre questi studi – ha affermato il ricercatore. Avremmo potuto fare il lavoro su altre specie vegetali, tra cui piante coltivate. Tuttavia, il progresso sarebbe stato più lento. Abbiamo pensato che fosse meglio fare la prima scoperta nel modello e quindi in seguito spostare la ricerca sulle piante coltivate”.

Quali sono i campi di ricerca che potranno beneficiare di questa scoperta?
“Il documento identifica il primo recettore per ATP extracellulare e dimostra inoltre chiaramente un ruolo nella risposta della pianta danneggiata. Noi crediamo che questo possa essere vero anche per altre sollecitazioni . Se così fosse, studiare l’ ATP extracellulare potrà fornire nuove strade per rendere le piante più resistenti allo stress. Tuttavia, siamo chiaramente solo all’inizio di questo lavoro. Ci aspettiamo che presto si potranno dimostrare i ruoli che l’ATP svolge nell’universo vegetale così come avviene negli animali, ma per questo si dovranno attendere ulteriori ricerche.”