Tutte le larve delle api mangiano la pappa reale quando sono nuove, ma solo le future regine continuano a mangiarlo. Per capire perché, i ricercatori in Austria stanno esaminando da vicino gli ingredienti molecolari della tariffa fantasiosa.

Il padre di Katharina Paschinger, un chimico conservazionista a Vienna, era un devoto apicoltore. Paschinger ricorda con affetto che avrebbe portato la pappa reale, un alimento importante per le larve delle api, come regalo durante le visite alla nonna materna. "Lo dava da mangiare a mia nonna e le diceva che era per lunga vita e bellezza, "Pachinger ha detto. "E in realtà, ha vissuto fino a 98 anni."

È opinione diffusa che la pappa reale abbia benefici per la salute, sebbene le prove mediche siano scarse (e i medici avvertono che alcune persone hanno gravi reazioni allergiche). Una cosa che la sostanza fa certamente è promuovere lo sviluppo delle caste nelle api da miele, provocando lo sviluppo di larve geneticamente identiche in adulti molto diversi. Tutte le larve di api mangiano la pappa reale secreta dalle api operaie per i primi giorni di vita, ma quelle scelte per essere regine continuano a mangiarlo finché non si impupano e oltre, mentre quelli che diventeranno lavoratori passano al miele e al polline. I biologi ritengono che i segnali molecolari nella pappa reale spingano le api larvali a svilupparsi in regine, ma i dettagli di quella segnalazione, inclusa quale molecola è più importante e come viene riconosciuta, non sono ancora chiari.

Domande lungo quella linea hanno portato Katharina Paschinger, un chimico, per rivisitare la pappa reale quest'anno nella ricerca pubblicata sulla rivista Proteomica molecolare e cellulare . Paschinger e i colleghi del laboratorio di Iain Wilson presso l'Università delle risorse naturali e delle scienze della vita di Vienna si concentrano sulle glicoproteine, proteine ​​a cui è attaccata una catena di molecole di zucchero. Queste catene di zucchero, chiamati glicani, può influenzare notevolmente le attività di legame e di segnalazione delle proteine.

Precedenti studi sulle glicoproteine ​​della pappa reale avevano principalmente trovato classi di glicani noti come ibridi oligomannosidici e semplici. Poiché questi non contengono elementi di riconoscimento speciali, non potevano spiegare l'effetto unico della pappa reale sul destino delle larve. Ma Paschinger, i suoi colleghi e alcuni altri scienziati hanno recentemente iniziato a trovare strutture di glicani più complesse in diverse specie di insetti, come zanzare e tarme. I loro dati, Paschinger ha detto, ha sfidato "una credenza davvero di vecchia data che gli insetti sintetizzano solo glicani oligomannosidici. Si vedono queste affermazioni ovunque. È un incubo leggere tali semplificazioni".

La diversità nei glicani di altri insetti era un motivo per sospettare che anche le glicoproteine ​​della pappa reale avessero una profondità nascosta. Pappa reale, disponibile sfuso nei negozi di alimenti naturali, era un buon candidato per un'analisi glicomica e glicoproteomica combinata, ha detto il primo autore Alba Hykollari. "Se hai un campione e vuoi iniziare con la glicomica, la prima domanda è quanto hai e quanto è puro. Siamo stati abbastanza fortunati:abbiamo avuto un sacco di pappa reale, ed era molto puro."

Per determinare la struttura dei glicani nella pappa reale, Hykollari ha utilizzato enzimi per isolare i glicani dalle proteine ​​e ha aggiunto tag chimici. Ha separato i glicani etichettati usando la cromatografia liquida e li ha analizzati usando uno spettrometro di massa, uno strumento che rompe le molecole in pezzi più piccoli e le separa per dimensione e carica.

Paschinger ha analizzato i dati per trarre conclusioni sulle strutture dei glicani. Primo, ha confrontato i modelli di frammentazione con le molecole precursori, facendo inferenze sulle strutture dei glicani da come si sono rotti. Quindi, ha suggerito trattamenti chimici o enzimatici specifici per testare quelle ipotesi.

Poiché i glicani sono catene modulari, come i Lego, rompendo un'unità alla volta può dare una buona idea di come il tutto combaci. Per esempio, fosfoetanolammina, una subunità che il team ha osservato nella pappa reale, blocca la digestione da parte di alcuni enzimi, ma può essere rimosso usando acido fluoridrico. Se dopo il trattamento con acido fluoridrico sono comparsi frammenti di glicani di una certa massa, era un indizio della presenza di fosfoetanolamina.

"Direi che l'N-glicoma della pappa reale è stato decisamente sottovalutato, " ha affermato Hykollari. Delle circa 100 strutture di glicani definite dal team, molti non erano stati osservati prima nelle api. L'attenzione esclusiva del loro laboratorio sulla biochimica dei glicani e il loro spettrometro di massa estremamente sensibile hanno aiutato il team di ricerca a determinare l'identità dei glicani scarsi, disse Hykollari. "Abbiamo lavorato (sui glicani) per molti anni, quindi direi che il nostro flusso di lavoro è ottimizzato."

La conoscenza di queste strutture potrebbe aiutare i futuri scienziati a comprendere l'attività delle proteine ​​glicosilate nella pappa reale, sia come designano le api larvali come future regine sia come attivano allarmi allergici nel sistema immunitario umano. Per esempio, disse Paschinger, un ricercatore potrebbe sintetizzare un glicano dalla pappa reale per vedere come interagisce con le proteine ​​di segnalazione nella larva. I loro piani per andare avanti sono affrontare il glicome di un'altra specie. "La nostra forza trainante è capire la glicoevoluzione, " ha detto Paschinger. "Ma molto spesso siamo anche spinti dall'elemento della sfida".

Il team di ricerca ha dedicato il manoscritto al padre di Paschinger, il chimico-apicoltore. "Sono sicuro che sarebbe stato molto felice di vedere qualcosa di scientifico uscire dal suo hobby di apicoltura, " disse Paschinger.