Le lectine. Piante e insetticidi nell’orto

Molte specie di piante, tra cui anche alcune commestibili, contengono glico-proteine, proteine legate covalentemente a catene glucidiche. Sono comunemente note come lectine ( dal verbo legere) o agglutinine. Tra le loro peculiarità la capacità di riconoscere e legare monosaccaridi e oligosaccaridi con diversa affinità. La scoperta della prima lectina è attribuita a Peter Hermann Stillmark nel 1888. Il ricercatore svolse studi su alcuni composti presenti nel ricino e dimostrò che una proteina che chiamò ricina, era in grado di agglutinare gli eritrociti. Da queste evidenze deriva il nome di emoagglutinine, termine che è stato attribuito in seguito ad altre lectine. Nel corso degli anni diverse centinaia di lectine sono state isolate e la loro struttura e composizione glucidica è stata caratterizzata.

Quali ruoli funzionali svolgono le lectine presenti nei vegetali? Oltre al ruolo di riserva, alle lectine è stato attribuita la capacità di difendere le piante da insetti e predatori. Questo ruolo è supportato dal fatto che alcune lectine vengono prodotte in seguito a ferite di fitofagi, come risposta all’attacco.

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Negli insetti e in altri animali, le cellule epiteliali lungo il tratto digerente sono esposte alle numerose molecole veicolate con la dieta. Dal momento che le cellule che compongono la mucosa intestinale in molti organismi animali sono tappezzate di glicoproteine altamente glicosilate, esse possono costituire dei potenziali siti di interazione con le glicoproteine presenti negli alimenti.
Pertanto tra i meccanismi molecolari ipotizzati per spiegare l’effetto tossico esercitato dalle lectine contro insetti predatori vi è il legame di queste con gli oligosaccaridi di superficie della mucosa intestinale degli insetti. Diverse evidenze sperimentali hanno dimostrato che in seguito al legame con glicoproteine sull’epitelio intestinale, le lectine provocano alterazioni strutturali e funzionali delle cellule. La prima lectina a cui sono state attribuite proprietà dannose per gli insetti è stata la PHA (fitoemuagglitinina) nei confronti delle larve della Callosobruchus maculatus ( cow-pea weevil). Nell’immagine un esemplare adulto di femmina di Callosobruchus maculatus su dei semi.

insetto

Esperimenti successivi condotti sullo stesso insetto hanno dimostrato un effetto tossico esercitato anche da lectine del frumento (WGA, Wheat Germ Agglutinin) delle patate, dei semi di arachidi. Di queste comunque solo la WGA esercitava il suo effetto a concentrazioni fisiologiche. Altri studi hanno attribuito effetti dannosi su larve della Ostrinia nubilasis e Diabrotica undercimpuncata, parassiti del mais.
Altro meccanismo molecolare ipotizzato per spiegare l’effetto dannoso delle lectine è collegato alla loro capacità di interagire con enzimi digestivi proteolitici di cui viene modulata l’attività. Tale effetto è esercitato per esempio dalla Concanavalina A (ConA) nell’intestino della larva Dekka lacanobia oleracea
Vari articoli tra cui il recente “Plant lectins as defense proteins against phytophagous insects” riportano elenchi di lectine di cui si è dimostrato il ruolo contro gli insetti. Nel campo delle biotecnologie, un campo di ricerca collegato alle lectine è la possibilità del loro impiego futuro per conferire resistenza contro insetti patogeni. Tra gli approcci già studiati in alcuni laboratori vi sono l’utilizzo di lectine come la PSA (Pisum sativum agglutinin) di pisello sul tabacco, la Galanthus nivalis lectin (GNA) su patate e riso per combattere altri insetti tra cui l’Heliotis virescens.

Questo post partecipa al Carnevale della chimica sul tema “Chimica della difesa”. Appuntamento al 21 Marzo 2013 su teresacelestino.net per leggere gli altri contributi.

Fonti.

History of lectins: from hemagglutinins to biological recognition molecules

Plant lectins as defense proteins against phytophagous insects

Antinutritional properties of plant lectins

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