In tempo di guerra, le fabbriche si riorganizzano per supportare i bisogni della battaglia. Le catene di montaggio cambiano rotta dalla produzione di parti di automobili alle mitragliatrici o dalla costruzione di lavatrici ai motori degli aerei.

A sentirlo dire dal professore della Duke University Xinnian Dong, anche le piante possono passare dalla produzione in tempo di pace a quella in tempo di guerra.

I raccolti e altre piante sono spesso attaccati da batteri, virus e altri agenti patogeni. Quando una pianta avverte un'invasione microbica, apporta cambiamenti radicali nel brodo chimico di proteine, le molecole di cavallo di battaglia della vita, all'interno delle sue cellule.

Negli ultimi anni, Dong e il suo team hanno messo insieme il modo in cui lo fanno. In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Cell , Dong e il primo autore Jinlong Wang rivelano i componenti chiave nelle cellule vegetali che riprogrammano i loro macchinari per la produzione di proteine ​​per combattere le malattie.

Ogni anno, circa il 15% del raccolto viene perso a causa di malattie batteriche e fungine, che costano all'economia globale circa 220 miliardi di dollari. Le piante fanno affidamento sul loro sistema immunitario per aiutarle a combattere, ha detto Dong.

A differenza degli animali, le piante non hanno cellule immunitarie specializzate che possono viaggiare attraverso il flusso sanguigno fino al sito dell'infezione; ogni cellula della pianta deve essere in grado di resistere e combattere per difendersi, passando rapidamente alla modalità battaglia.

Quando le piante vengono attaccate, spostano le loro priorità dalla crescita alla difesa, così le cellule iniziano a sintetizzare nuove proteine ​​e sopprimono la produzione di altre. Poi "entro due o tre ore le cose tornano alla normalità", ha detto Dong.

Le decine di migliaia di proteine ​​prodotte nelle cellule svolgono molti lavori:catalizzare reazioni, fungere da messaggeri chimici, riconoscere sostanze estranee, spostare materiali dentro e fuori. Per costruire una specifica proteina, le istruzioni genetiche nel DNA racchiuso all'interno del nucleo della cellula vengono trascritte in una molecola messaggera chiamata mRNA. Questo filamento di mRNA si dirige poi nel citoplasma, dove una struttura chiamata ribosoma "legge" il messaggio e lo traduce in una proteina.

In uno studio del 2017, Dong e il suo team hanno scoperto che quando una pianta viene infettata, alcune molecole di mRNA vengono tradotte in proteine ​​più velocemente di altre. Ciò che queste molecole di mRNA hanno in comune, hanno scoperto i ricercatori, è una regione all'estremità anteriore del filamento di RNA con lettere ricorrenti nel suo codice genetico, dove le basi nucleotidiche adenina e guanina si ripetono più e più volte.

Nel nuovo studio, Dong, Wang e colleghi mostrano come questa regione lavora con altre strutture all'interno della cellula per attivare la produzione di proteine ​​"in tempo di guerra".

Hanno mostrato che quando le piante rilevano un attacco di agenti patogeni, i segnali molecolari che segnalano il solito punto di partenza per i ribosomi su cui atterrare e leggere l'mRNA vengono rimossi, il che impedisce alla cellula di produrre le sue tipiche proteine ​​​​del "tempo di pace".

Invece, i ribosomi aggirano il solito punto di partenza per la traduzione, usando la regione di As e G ricorrenti all'interno della molecola di RNA per l'aggancio e iniziano invece a leggere da lì.

"Praticamente prendono una scorciatoia", ha detto Dong.

Per le piante, combattere le infezioni è un atto di equilibrio, ha detto Dong. Assegnare più risorse alla difesa significa meno è disponibile per la fotosintesi e altre attività nel business della vita. La produzione di troppe proteine ​​di difesa può creare danni collaterali:le piante con un sistema immunitario iperattivo subiscono una crescita stentata.

Comprendendo come le piante raggiungono questo equilibrio, ha affermato Dong, gli scienziati sperano di trovare nuovi modi per progettare colture resistenti alle malattie senza compromettere la resa.

Il team di Dong ha condotto la maggior parte dei suoi esperimenti in una pianta simile alla senape chiamata Arabidopsis thaliana. Ma sequenze di mRNA simili sono state trovate in altri organismi, inclusi moscerini della frutta, topi e esseri umani, quindi potrebbero svolgere un ruolo più ampio nel controllo della sintesi proteica nelle piante e negli animali allo stesso modo, ha detto Dong. + Esplora ulteriormente

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