Le recenti scoperte dei ricercatori della Washington University di St. Louis possono aiutare nello sviluppo di terapie per il trattamento delle infezioni parassitarie, compresa la malaria, e potrebbe aiutare gli scienziati delle piante un giorno a produrre raccolti più resistenti. Il lavoro del gruppo di ricerca è pubblicato nel numero del 29 dicembre del Journal of Biological Chemistry .

La colina è un nutriente essenziale che gli esseri umani ottengono da determinati alimenti, comprese le uova, la carne, verdure a foglia verde e noci. Il corpo umano converte la colina in fosfocolina (pCho), che a sua volta converte in (tra gli altri elementi costitutivi essenziali) fosfatidilcolina (PtdCho), un componente delle membrane cellulari. Impianti, però, non può acquisire il nutriente dall'ambiente e quindi deve sintetizzare pCho da zero. La via biochimica utilizzata dalle piante per sintetizzare pCho si trova anche nei nematodi e nel parassita della malaria Plasmodio .

Nelle piante, la reazione enzimatica che produce pCho è essenziale sia per il normale funzionamento che per rispondere agli stress. Il pCho della pianta viene convertito in PtdCho, che costruisce membrane in grado di regolare la propria rigidità in risposta alle variazioni di temperatura. Anche il pCho della pianta viene convertito in molecole che aiutano la pianta a sopravvivere all'alto contenuto di sale. Gli enzimi che producono il pCho vegetale sono chiamati fosfoetanolammina metiltransferasi (PMT).

Presto Goo Lee, un ricercatore post-dottorato presso la Washington University nel laboratorio di Joseph Jez (che è anche editore associato del Journal of Biological Chemistry ), è stato affascinato dai PMT sia nelle piante che nei parassiti per molti anni.

"Comprendere l'enzima PMT è la chiave per progettare piante con una migliore tolleranza allo stress e nutrienti potenziati, " ha detto Lee. Inoltre, poiché la via catalizzata da PMT si trova nei parassiti ma non negli esseri umani, Il team di Lee e Jez sta cercando inibitori di questo enzima per curare le malattie causate da questi parassiti.

Il nuovo studio spiega come i PMT dell'impianto modello Arabidopsis thaliana condividere le caratteristiche principali delle PMT parassitarie, con struttura quasi identica nel sito attivo. Ma i PMT delle piante sono circa il doppio di quelli dei parassiti, con ampie sezioni che possono riorganizzarsi per svolgere più reazioni chimiche.

Per di più, i tre tipi di PMT presenti nell'impianto - che si pensava svolgessero la stessa funzione - sembrano in realtà svolgere ruoli diversi a seconda di dove si trovano all'interno dell'impianto. Gli esperimenti sulla crescita delle piante hanno mostrato che un tipo di PMT era essenziale per lo sviluppo delle radici e la tolleranza al sale, mentre gli altri due non avevano effetto sulle radici e sembravano invece trovarsi principalmente nelle foglie.

A lungo termine, questa visione d'insieme dei PMT in diversi organismi offre percorsi per ingegnerizzare con precisione enzimi con funzioni diverse.

"Amo questo tipo di storie, dove posso guardare dalla [struttura] atomica al livello fisiologico per spiegare perché questi enzimi hanno forme diverse e come funzionano, " ha detto Lee.