Una tossina fungina protegge dai nematodi

La maggior parte delle piante terrestri forma associazioni simbiotiche con i funghi. Entrambi ne traggono beneficio: il fungo, che ricopre le radici della pianta ospite con un denso feltro, acquista oligoelementi e acqua. Dal canto suo, la pianta fornisce al fungo zuccheri e altri prodotti metabolici che non può produrre da sola.

Una proteina tossica uccide le cellule intestinali

Nelle cellule di questo fungo radicale, i ricercatori dell'ETH del gruppo del professore di microbiologia Markus Aebi hanno ora scoperto una proteina che presenta un ulteriore vantaggio per il team fungo-pianta: Protegge il fungo e forse anche le radici dai nematodi, poiché è tossica per i parassiti. "Questa tossina fa probabilmente parte del sistema di difesa del fungo contro i predatori", spiega Markus Künzler, assistente in capo del gruppo di Aebi. Quando i nematodi si nutrono delle cellule fungine, assorbono la proteina tossica (si veda il video sulla Homepage), che distrugge le cellule intestinali del verme Chi siamo, con un meccanismo non ancora compreso.

Il fungo produce la proteina principalmente nel suo cappello, cioè il corpo fruttifero visibile sopra il terreno, e nella fitta rete fungina intorno agli apici delle radici. Il fatto che la tossina sia presente vicino agli apici delle radici potrebbe indicare che il fungo la utilizza per proteggere non solo se stesso ma anche la radice della pianta dai predatori. Molti nematodi che vivono nel terreno possono nutrirsi non solo di tessuti fungini ma anche di cellule vegetali.

Zucchero modificato come sito di aggancio

Nel loro studio, appena pubblicato sulla rivista scientifica PNAS, i ricercatori dimostrano che la proteina di difesa si lega a un bersaglio specifico del nematode: uno zucchero modificato presente sulla superficie delle cellule intestinali dei vermi, ma anche su quelle di molluschi come le lumache. Questa struttura di superficie non sembra essere presente sulle cellule dei vertebrati.

Künzler e i suoi collaboratori sono riusciti a dimostrare che questo punto di attacco si verifica anche su alcuni batteri, il che significa che la proteina tossica può agganciarsi anche lì. Poiché la proteina ha diversi siti di legame per la struttura bersaglio, la proteina e diversi batteri formano grumi e si "agglutinano".

"Questa reazione è interessante perché parenti stretti di questa proteina, i cosiddetti omologhi, sono stati trovati anche negli animali - dagli invertebrati come i granchi a ferro di cavallo all'uomo - dove svolgono un ruolo di difesa contro i batteri", continua Künzler.

Il fatto che le proteine velenifere di funghi e animali si leghino alle stesse strutture bersaglio significa che questo meccanismo di difesa deve essere molto antico in termini evolutivi. Questo tipo di difesa fa parte del sistema di difesa "innato" di gruppi di organismi diversi come funghi, crostacei ed esseri umani.

Vaccinare il bestiame contro i parassiti

I risultati aprono anche la strada ad applicazioni pratiche: L'ETH spin-off pagina esternaMalcisbo,Il centro di ricerca, nato dal laboratorio dei microbiologi, sta cercando di produrre nuovi vaccini contro i parassiti e i germi patogeni per il bestiame e l'uomo sulla base di queste strutture di zuccheri superficiali. "I funghi rivelano i talloni d'Achille di nematodi e batteri. Ora possiamo usare questa conoscenza per combatterli", spera Künzler.