Si pensava che le acquaporine, che muovono l’acqua attraverso le membrane delle cellule vegetali, non fossero in grado di permeare le molecole di zucchero, ma i ricercatori dell’Università di Adelaide hanno osservato per la prima volta il trasporto del saccarosio nelle acquaporine vegetali, sfidando questa teoria.
La scoperta, effettuata dai ricercatori della Scuola di Agricoltura, Alimentazione e Vino, amplia il concetto del ruolo delle acquaporine nella biologia vegetale e avrà implicazioni per la bioingegneria delle piante per la produzione alimentare e la sopravvivenza delle piante.
Le acquaporine, che appartengono a una classe di proteine di membrana note come trasportatori di acqua, furono identificate per la prima volta nel 1993 dal biologo molecolare americano e premio Nobel, Peter Agre. Il concetto di permeazione dell’acqua in piccole molecole era accettato all’epoca, ma non era chiaro se le acquaporine potessero permeare molecole più grandi, come il saccarosio.
Ciò è stato ora dimostrato, con i ricercatori che utilizzano un approccio multidisciplinare per osservare il processo biochimico in HvNIP2;1, che è una proteina intrinseca simile alla nodulina 26 presente nell’orzo.
“Abbiamo utilizzato la nanobiotecnologia, l’elettrofisiologia, la chimica delle proteine, la modellazione delle proteine e la chimica computazionale. Abbiamo anche integrato vasti dati sperimentali e teorici con la filogenomica esplorando circa 3.000 acquaporine”, ha affermato la professoressa Maria Hrmova dell’Università di Adelaide.
HvNIP2;1 è diverso dagli altri sottocladi di acquaporine in quanto ha alterate caratteristiche strutturali e quindi ha acquisito la capacità di trasportare saccaridi. I ricercatori sono interessati a vedere quali altre funzioni potrebbe svolgere e come queste si collegano in pianta funzione.
“Abbiamo anche eseguito simulazioni di dinamica molecolare orientata su vasta scala di HvNIP2;1 e di un’acquaporina di spinaci – un’acquaporina strutturalmente e funzionalmente divergente rispetto a HvNIP2;1 – rivelando la potenziale rettifica di acqua, acido borico e saccarosio. Questo sarà il risultato” oggetto di studi futuri”, ha affermato la professoressa Hrmova.
La scoperta è stata pubblicata su Giornale di chimica biologicaun forum per la ricerca fondamentale all’intersezione tra biochimica, biofisica e biologia, e dimostra l’importanza di mettere in discussione le conoscenze presunte.
“Questo lavoro esemplifica la necessità di avere una mentalità più aperta su ciò che le diverse acquaporine possono permeare, oltre all’acqua”, ha affermato il coautore dell’articolo, il professor Steve Tyerman, che in precedenza aveva rivelato la permeazione ionica nelle acquaporine vegetali.
“L’acqua può essere secondaria rispetto ad altre importanti molecole nelle acquaporine, oppure alcune possono co-trasportare acqua e altre molecole in virtù di una vasta gamma di interazioni proteina-ligando”, ha affermato il professor Hrmova.
Comprendere le proprietà delle acquaporine è importante affinché la bioingegneria possa progettare nuove proteine con caratteristiche migliorate, come specificità del substrato, termostabilità e ripiegamento.
Queste proprietà sono fondamentali per la sopravvivenza delle piante poiché mediano l’assorbimento di acqua e sostanze nutritive, governano la distribuzione dei soluti attraverso le piante, rimuovono le tossine dal citosol e riciclano zuccheri preziosi.
Date le loro funzioni di controllo, le acquaporine e altri trasportatori di membrana sono obiettivi interessanti nella biotecnologia agricola per aumentare il contenuto di nutrienti nelle parti commestibili delle piante coltivate, escludendo gli elementi tossici, che insieme influenzano direttamente la qualità del raccolto e, in definitiva, la produzione sostenuta del nostro cibo.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
