Sono assolutamente diversi, per fisiologia, habitat e bisogni nutrizionali, ma hanno in comune un problema: riuscire a difendersi dalla costante presenza di microrganismi dannosi. A questo proposito, però, il mondo della scienza ha raccolto una lunga serie di prove che indicano l’esistenza di analogie importanti: piante e animali hanno sviluppato in modo indipendente recettori simili che rilevano le molecole patogene e attivano risposte immunitarie appropriate.
Uno degli studi più recenti è stato da poco pubblicato sulla rivista Cell Host & Microbe. L’indagine scientifica è stata condotta da Takaki Maekawa del Max Planck Institute for Plant Breeding Research (MPIPZ) con alcuni suoi colleghi ed altri ricercatori dell’Università di Colonia. Il loro lavoro ha evidenziato che le piante sviluppano una famiglia di proteine che hanno una sorprendente somiglianza con le proteine chiamate mixed lineage kinase domain-like proteins (MLKLs) che innescano la morte cellulare nei vertebrati come parte della risposta immunitaria.
La morte cellulare regolata spesso accompagna l’immunità contro le infezioni in piante, animali e funghi. Una teoria diffusa suggerisce che le risposte di morte cellulare altamente localizzate servono a limitare rigorosamente la diffusione dell’infezione. Sebbene partendo da origini indipendenti questa risposta condivisa sembra dar vita a dinamiche molto simili: molte proteine coinvolte nella morte cellulare in diversi regni della vita contengono un cosiddetto dominio HeLo, una struttura a fascio composta da quattro eliche, che provoca resistenza e morte cellulare disturbando l’integrità delle membrane cellulari o formando canali ionici.
Sulla base delle somiglianze tra il sistema immunitario animale e vegetale e sul ruolo chiave svolto dai domini HeLo nella morte cellulare, Maekawa ha ipotizzato che le piante potessero contenere anche altre proteine con domini HeLo. Facendo uso di analisi bioinformatiche e strutturali, lui e il suo team hanno scoperto una nuova famiglia di proteine contenenti il dominio HeLo che sono ampiamente condivise tra diverse specie vegetali e particolarmente importanti per la loro fisiologia.
Maekawa ha identificato le proteine vegetali MLKL e si è poi concentrato sugli MLKL espressi nella pianta modello Arabidopsis thaliana. Lui e il suo team hanno isolato le proteine MLKL dalla pianta e hanno stabilito che le MLKL vegetali possiedono la stessa architettura proteica complessiva delle loro controparti vertebrate e si assemblano anche in strutture tetrameriche, probabilmente auto-inibite, quando non sono attive. È importante sottolineare che anche le MLKL vegetali svolgono un ruolo nell’immunità, poiché le piante in cui i geni che codificano queste proteine erano mutati – e quindi non funzionali – erano suscettibili all’infezione da patogeni.
Altre indagini hanno rivelato ulteriori somiglianze con le MLKL dei vertebrati: anche le MLKL delle piante vengono trasferite alle membrane cellulari come parte della loro funzione e l’attivazione di queste proteine porta alla morte cellulare. Maekawa ora si propone di scoprire i dettagli molecolari alla base della funzione delle MLKL vegetali nell’immunità: “Sarà emozionante scoprire esattamente come le MLKL vengono attivate in caso di infezione da patogeni e come questa attivazione si traduca in una protezione efficace delle piante”.