Fresco come un cetriolo di mare:nuove prove su come i cetrioli di mare producono sostanze chimiche per l'autodifesa possono portare a medicinali e composti sani. Credito:Frithjof Kuepper University di Aberdeen
Le tecniche di estrazione del genoma hanno aiutato a spiegare come i cetrioli di mare producono sostanze chimiche difensive che consentono loro di respingere i nemici nelle profondità oscure.
I cetrioli di mare sono una prelibatezza alimentare nell'Asia meridionale, dove la loro coltivazione è un'industria multimilionaria. Le molecole che producono per difendere la loro nicchia ecologica sul fondo dell'oceano sono molto apprezzate per le loro proprietà medicinali.
Questi curiosi animali marini producono una categoria di molecole note come saponine triterpenoidi, diffuse nelle piante, ma rare negli animali.
Finora la questione di come si sono evolute la loro insolita capacità di produrre queste molecole è stata inspiegata.
Una collaborazione di ricerca internazionale ha studiato il genoma dei cetrioli di mare e li ha confrontati con quelli di altri echinodermi, come stelle marine e ricci di mare.
L'analisi ha mostrato che nel cetriolo di mare mancava un enzima trovato in tutti i regni della vita che produce steroli, essenziali per la costruzione di membrane e ormoni.
Nei cetrioli di mare questa funzione di produzione di steroli è stata deviata per produrre due nuovi geni in questa famiglia di enzimi. Usando la biologia molecolare, i ricercatori hanno isolato i geni, li hanno trasferiti al lievito e hanno analizzato gli estratti.
Ciò ha dimostrato che i geni hanno acquisito nuove funzioni; uno di loro produce un tipo alternativo di saponina che il cetriolo di mare usa per l'autodifesa e l'altro produce molecole che proteggono la creatura dagli effetti tossici delle sue stesse sostanze chimiche.
L'analisi chimica ha mostrato che questi geni necessari per la sintesi dei composti di autodifesa erano espressi maggiormente negli strati esterni del tessuto.
La fase successiva di questa ricerca è trovare i restanti passaggi chimici necessari per produrre queste sostanze chimiche potenzialmente di alto valore in modo che possano essere prodotte utilizzando piante o lievito in modo più economico e aiutare a conservare i cetrioli di mare nei loro habitat naturali.
Le saponine sono prodotti naturali diffusi, con più di 20.000 segnalati. Hanno una vasta gamma di usi, tradizionalmente come fonte di sapone e più recentemente come adiuvanti per vaccini, agenti schiumogeni, trattamenti antimicotici ed emulsionanti.
Molti animali usano le tossine come difese chimiche, solitamente ottenute dal cibo o prodotte tramite relazioni simbiotiche. Gli echinodermi, al contrario, biosintetizzano da soli le loro tossine.
La professoressa Anne Osbourn, capogruppo del John Innes Center, e corrispondente autrice dello studio, ha dichiarato:"I cetrioli di mare sono estremamente importanti in Asia come fonte di cibo benefica per la salute e per le medicine tradizionali. Quindi, se riusciamo a capire come sono le loro molecole fatto, possiamo produrre questi composti di alto valore senza bisogno di macinare i cetrioli di mare. Possiamo farli usando piante o lievito".
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