I "canali di comunicazione" delle piante

Uno studio condotto da ricercatori dell’Università Statale, coordinato da Alex Costa, docente in Fisiologia Vegetale del dipartimento di Bioscienze, ha evidenziato il ruolo cruciale svolto dalla proteina recettoriale GLR (Glutamate Receptor-Like) nella percezione degli amminoacidi da parte delle radici delle piante.

Pubblicato sulla rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), lo studio - condotto nella specie modello Arabidopsis thaliana - “disegna” la prima struttura ad alta risoluzione di un’importante proteina recettoriale di pianta.

Le piante, infatti, pur non essendo dotate di cervello né connessioni nervose, hanno sviluppato diversi sistemi recettoriali capaci di percepire una moltitudine di molecole o elementi presenti nell’ambiente in cui vivono. In particolare, le radici rappresentano l’organo deputato alla percezione di numerosi elementi presenti nel suolo, una "attività" che provoca dei cambiamenti metabolici non solo nelle cellule radicali, ma anche nei tessuti sistemici fogliari. Affinché avvenga una comunicazione a lunga distanza tra le radici e le foglie le piante hanno quindi sviluppato differenti meccanismi molecolari che spesso dipendono dall’attività di canali ionici. I recettori chiamati GLR in particolare, sono da tempo tra i principali sospettati di rappresentare quei canali permeabili allo ione calcio che generano e sostengono molti dei segnali a lunga distanza che corrono lungo la pianta.

“Nonostante il gran numero di studi e di conoscenze strutturali ad alta risoluzione dei recettori del glutammato animali (iGluR), noti per il loro ruolo nelle sinapsi del cervello, poco si sapeva finora delle corrispondenti proteine di pianta (GLR). “Prima del nostro studio non si sapeva con certezza neppure quali molecole legassero”, spiega Andrea Alfieri, ricercatore del dipartimento di Bioscienze che ha condotto lo studio biochimico e strutturale. “Con la nostra ricerca siamo riusciti a scoprire che questa proteina è capace di legare non solo il glutammato, ma una lista precisa di amminoacidi. Producendo cristalli della proteina e risolvendone la struttura, abbiamo poi osservato che la modalità con cui i GLR riescono a legare gli amminoacidi è peculiare e piuttosto differente da quella animale. Questa è di fatto la prima struttura ad alta risoluzione di un GLR vegetale”.

“È affascinante che i GLR rispondano al glutammato, il principale neurotrasmettitore cerebrale umano, e in questo studio noi abbiamo confermato il ruolo dell’importante isoforma GLR3.3 in questa risposta e nella conseguente generazione di segnali calcio”, commenta il coordinatore dello studio, Alex Costa.

L’attività dei ricercatori ha potuto contare sul supporto offerto dai laboratori di Biologia strutturale della Statale per accedere all’utilizzo della luce di sincrotrone dello European Synchrotron Radiation Facility a Grenoble (Francia) e del Diamond Light Source a Didcot (Regno Unito) per l’analisi di diffrazione ai raggi X sui cristalli della proteina. Il team di ricercatori, inoltre, si è avvalso dei microscopi della piattaforma Unitech NoLimits.