Uno studio internazionale pubblicato su PNAS rivela un meccanismo comune a piante e umani che attiva le difese cellulari in soli cinque minuti dall’inizio dell’ipossia
Una singola proteina agisce come un vero e proprio interruttore della sopravvivenza quando l’ossigeno viene a mancare, attraverso un meccanismo molecolare che accomuna piante, animali ed esseri umani.
Questa scoperta, frutto di una collaborazione internazionale tra l’Università di Pisa, la Scuola Superiore Sant’Anna e l’Università di Oxford, è stata recentemente pubblicata sulla prestigiosa rivista PNAS. La ricerca ha permesso di identificare il circuito che entra in funzione nei primissimi istanti di ipossia, innescando una reazione di difesa immediata e decisiva per la vita delle cellule.
Un meccanismo universale tra piante e uomo
L’avvio della risposta alla carenza di ossigeno dipende da un unico circuito molecolare. Beatrice Giuntoli, docente del dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa e tra le autrici dello studio, spiega che il sistema funziona come un sensore capace di attivare le difese cellulari nei primi minuti in cui l’ossigeno scarseggia.
L’aspetto più rilevante della ricerca è l’universalità di questo innesco. Sebbene nelle piante il segnale sia affidato agli enzimi Plant Cysteine Oxidases (PCO), una proteina molto simile chiamata enzima ADO è presente anche nell’uomo, dove partecipa alla percezione delle variazioni di ossigeno in alcuni tessuti con tempistiche estremamente rapide.
Biologia sintetica applicata alla ricerca
Per isolare e analizzare questo meccanismo nella sua forma essenziale, il team di ricerca ha adottato un approccio metodologico innovativo basato sulla biologia sintetica.
Gli scienziati hanno trapiantato il circuito molecolare delle piante in cellule di lievito, un organismo che non possiede naturalmente questo sistema. Questa procedura ha permesso di osservare il comportamento del circuito senza interferenze esterne, dimostrando che la proteina è sufficiente da sola ad avviare la risposta all’ipossia in soli cinque minuti.
L’importanza della rapidità per la vita
La capacità di reagire immediatamente è l’elemento che determina l’efficacia della reazione cellulare allo stress ambientale. Nelle piante, la carenza di ossigeno è una sfida frequente causata da eventi come le alluvioni e la velocità della risposta può segnare il confine tra la sopravvivenza e la morte dell’organismo.
La scoperta di questo innesco rapido chiarisce come le cellule riescano a stabilizzare la propria condizione prima che intervengano altri meccanismi secondari, aprendo nuove prospettive di studio sia in ambito agricolo che nella comprensione della fisiologia umana.
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