In breve
- Una singola proteina funziona come interruttore molecolare per la risposta all'ipossia.
- La famiglia di enzimi PCO nelle piante ha un omologo funzionale umano, ADO.
- Il circuito molecolare si attiva nell'ordine di cinque minuti, come dimostrato nel lievito.
Una singola proteina agisce come interruttore della sopravvivenza quando l’ossigeno cala, secondo lo studio internazionale pubblicato su PNAS.
La ricerca coinvolge l’Università di Pisa, la Scuola Superiore Sant’Anna e l’Università di Oxford, e identifica il meccanismo molecolare che entra in funzione nei primissimi minuti di ipossia e avvia la reazione difensiva delle cellule.
Studio internazionale con Università di Pisa e Oxford
Lo studio è pubblicato su PNAS e ha coinvolto ricercatori dell’Università di Pisa, della Scuola Superiore Sant’Anna e dell’Università di Oxford.
Beatrice Giuntoli, docente del dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa e tra le autrici, spiega che l’avvio della risposta all’ipossia dipende da “un unico circuito molecolare basato su una proteina”.
Giuntoli descrive la proteina come “un interruttore”: nei primi minuti le cellule percepiscono la mancanza di ossigeno e attivano immediatamente le difese.
La comunicazione ufficiale della ricerca è apparsa originariamente su UNIPI, che ha diffuso i risultati e le dichiarazioni degli autori.
Risposta cellulare attivata in cinque minuti
Gli esperimenti mostrano che il circuito molecolare si attiva nell’ordine di cinque minuti, indicando che i primissimi istanti sono cruciali per la sopravvivenza cellulare.
Nei cinque minuti iniziali entra in funzione l’innesco primario; solo in seguito intervengono altri meccanismi che amplificano e stabilizzano la risposta.
Secondo gli autori, nelle piante la rapidità della risposta è fondamentale in condizioni come le alluvioni, dove la carenza di ossigeno può determinare la sopravvivenza o la morte dei tessuti.
Omologie tra PCO vegetali e ADO umano
Nelle piante la prima segnalazione di ipossia è affidata alla famiglia di enzimi Plant Cysteine Oxidases, indicati con l’acronimo PCO, che fungono da sensori molecolari e attivano geni di adattamento allo stress.
Negli esseri umani esiste un omologo funzionale, l’enzima ADO, che contribuisce alla percezione dell’ossigeno nei tessuti.
Gli autori sottolineano che l’ADO non è l’unico sistema di sensori dell’ossigeno negli esseri umani, ma potrebbe avere un ruolo significativo in alcuni tessuti con tempistiche rapide analoghe a quelle osservate nelle piante.
Approccio di biologia sintetica con trapianto in lievito
Per isolare e studiare il meccanismo nella sua forma essenziale, il gruppo ha adottato un approccio di biologia sintetica che ha trasferito il circuito molecolare dalle piante a cellule di lievito.
Il lievito, che naturalmente non possiede questo sistema, ha permesso di osservare il comportamento del circuito senza interferenze e di dimostrare che il circuito è da solo sufficiente ad avviare la risposta all’ipossia.
Questo approccio metodologico è citato dagli autori come un’innovazione che ha reso possibile isolare l’innesco primario e misurarne la rapidità di attivazione.
Nelle dichiarazioni citate nello studio, Giuntoli conclude ricordando che nelle piante la carenza di ossigeno è frequente, ad esempio durante le alluvioni, e che la rapidità della risposta può fare la differenza per la sopravvivenza.
