Attori invisibili nel cambiamento climatico: il ruolo cruciale delle proteine microscopiche

Nel contesto del cambiamento climatico , spesso ci concentriamo su fenomeni grandi e visibili come i ghiacciai che si ritirano e gli uragani devastanti. Tuttavia, esiste un mondo microscopico e nascosto, altrettanto fondamentale, che è stato recentemente esplorato in uno studio condotto da Amy Gladfelter, Ph.D., biologa cellulare presso la Duke University School of Medicine.

La ricerca di Gladfelter, pubblicata il 31 luglio sulla rivista Current Biology , ha identificato una proteina mutaforma capace di tollerare variazioni e continuare a funzionare, forse anche meglio in nuove condizioni. Questa adattabilità potrebbe aiutare alcuni organismi, come funghi e piante, a far fronte al cambiamento climatico, pensiamo per esempio a colture di soia resistenti al calore.

Il pericolo è che i funghi possano adattarsi a sopravvivere a temperature più elevate , generando patogeni pericolosi. Gladfelter ha sottolineato che, sebbene ci sia molta attenzione verso creature più grandi e carismatiche che affrontano lo stress climatico, si parla meno del mondo invisibile, essenziale per la vita.

Il laboratorio di Gladfelter ha a lungo studiato Ashbya gossypii, un piccolo fungo, apprendendo sulla sua crescita e sviluppo. Collaborando con il coautore dello studio, Fred Dietrich, Ph.D., professore associato nel Dipartimento di Genetica Molecolare e Microbiologia, che ha sequenziato il genoma di Ashbya e raccolto varie ceppi da diversi climi, il team della Duke ha esplorato come questo fungo si adatta ai cambiamenti di temperatura.

Nello studio, è stato rivelato che una proteina disordinata nota come Whi3, che gioca un ruolo chiave nella crescita di Ashbya, è critica per l’adattamento alla temperatura. La scienza tradizionale considera che le proteine necessitino di una forma specifica per funzionare correttamente. Tuttavia, Gladfelter e altri hanno scoperto che le proteine intrinsecamente disordinate (IDP) possono cambiare forma, passando tra molte configurazioni e quindi appaiono “disordinate”. Lo studio suggerisce che le IDP possono essere un meccanismo comune per l’adattamento alla temperatura in vari organismi.

Queste regioni altamente flessibili possono tollerare più cambiamenti nelle loro sequenze e continuare a funzionare, evolvendosi molto più rapidamente. Gladfelter ritiene che i cambiamenti in questi tipi di proteine possano essere una via rapida per gli organismi per adattarsi ai cambiamenti ambientali.

La funzionalità della proteina Whi3 dipende dalla regione di origine del fungo, che sia una zona fredda come il Wisconsin o una calda come la Florida. I funghi di diversi climi si sono adattati alle loro specifiche fasce di temperatura.

Per lo studio, il team ha sperimentato lo “scambio” di sequenze proteiche Whi3 tra isolati da climi diversi. Il loro lavoro ha dimostrato che sottili cambiamenti di sequenza potrebbero essere applicati per ingegnerizzare geneticamente piante e microbi del suolo per renderli più tolleranti al cambiamento climatico, funzionando normalmente attraverso un’ampia gamma di temperature.

Gladfelter sta collaborando con altri laboratori alla Duke per comprendere le regole che governano come le proteine naturali e sintetiche sono ottimizzate per temperature specifiche. Le intuizioni potrebbero essere utilizzate per migliorare la resilienza delle colture , potenzialmente aiutando l’agricoltura a resistere a condizioni meteorologiche estreme, o per comprendere come trattare i patogeni fungini.