I ricercatori hanno scoperto l’intricato meccanismo molecolare utilizzato dai batteri fitoplasmi parassiti, noti per indurre effetti “simili a quelli di uno zombi” nelle piante. Questa rivelazione dettagliata apre nuovi orizzonti per applicazioni rivoluzionarie nella biotecnologia e persino nella biomedicina.
Il team guidato dalla professoressa Saskia Hogenhout del John Innes Centre, in collaborazione con il Sainsbury Laboratory, ha utilizzato la cristallografia a raggi X per svelare la struttura e il meccanismo funzionale di SAP05. Questa molecola svolge un ruolo cruciale nel collegare due componenti distinti all’interno delle cellule vegetali.
La scoperta getta nuova luce su un fenomeno peculiare in natura, osservato soprattutto nelle “scope delle streghe” in cui gli steli e le foglie delle piante proliferano a causa dei batteri fitoplasmi.
Questo batterio trasmesso dagli insetti innesca malattie come l’Aster Yellow, diminuendo significativamente i raccolti delle colture a foglia tra cui colza, lattuga, carote, vite, cipolle e una varietà di colture ornamentali e vegetali in tutto il mondo.
Precedenti ricerche del gruppo Hogenhout hanno rivelato come la proteina batterica SAP05 sia in grado di manipolare le piante dirottando il macchinario molecolare chiamato proteasoma.
Il proteasoma scompone e ricicla le proteine che non sono più necessarie all’interno delle cellule vegetali.
SAP05 dirotta questo processo, facendo sì che le proteine che regolano la crescita e lo sviluppo vengano distribuite in un centro di riciclaggio molecolare noto come proteasoma 26S.
Quest’ultima ricerca si concentra su come ciò avviene a livello strutturale. SAP05 interrompe efficacemente il percorso di riciclo molecolare, fungendo da impalcatura che collega i suoi due bersagli cellulari: un fattore di trascrizione e il proteasoma.
In modo affascinante, SAP05 si lega in un modo che gli consente di “sollevare il coperchio della pattumiera”, smaltendo selettivamente le proteine dello sviluppo, preservando strategicamente funzioni vitali per la sopravvivenza della pianta ospite.
Il professor Hogenhout, capogruppo del John Innes Centre e capo del gruppo di ricerca dietro a queste scoperte, spiega: “Ora conosciamo la struttura di questo complesso e come la proteina si lega a due componenti cellulari per creare un cortocircuito. Mentre SAP05 si permette “essere coinvolti nella pianta, non interrompe altri processi importanti. È così sorprendente vedere l’evoluzione cristallizzata in questo modo.”
Di solito nelle piante, come in tutti gli organismi multicellulari, questo riciclaggio delle proteine nel proteasoma dipende da una molecola chiamata ubiquitina.
Cortocircuitando questo processo, SAP05 fornisce un nuovo modo di svolgere il compito essenziale di degradazione delle proteine, che serve al proprio scopo parassitario ed è completamente indipendente dall’ubiquitina.
La scoperta presenta alcune possibilità intriganti. I ricercatori sono rimasti colpiti dalla sofisticata ingegnosità di SAP05, un maestro manipolatore, e dalle sue promettenti applicazioni nel campo della biotecnologia.
Il primo autore dell’articolo, il dottor Qun Liu, ha detto: “È stato così emozionante vedere che questa molecola SAP05 aveva due lati, un lato che si lega al fattore di trascrizione e l’altro che si lega al proteasoma 26S. È molto intelligente”.
Comprendendo come questo meccanismo batterico interagisce con le cellule a livello strutturale, i ricercatori possono ora utilizzare queste conoscenze per progettare molecole simili a SAP05 che potrebbero essere riproposte per rimuovere proteine indesiderate come effettori patogeni o virus, con un impatto su terapie, ricerca e nell’agricoltura.
Il lavoro sulla proteina effettrice SAP05 continua con il finanziamento del Consiglio europeo della ricerca e un progetto guidato dal professor Hogenhout per studiare la nuova tecnologia di degradazione proteica mirata (TPD).
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