cibum team
Οι ερευνητές τονίζουν μια νέα λειτουργία της αυτοφαγίας στην αποκατάσταση της ισορροπίας ψευδαργύρου και σιδήρου σε φυτά υπό συνθήκες θρεπτικών στρες.
Τι είναι η αυτοφαγία
Γενικά
Xωρίς το φως του ήλιου δεν μπορούν τα φυτά να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα σε σάκχαρα. Βασικά, λιμοκτονούν, επειδή τους λείπει ένα από τα πιο σημαντικά δομικά στοιχεία τους. Το «όπλο» του φυτού για την καταπολέμηση αυτής ή άλλης έλλειψης είναι η αυτοφαγία, η οποία διαθέτει παρόμοιο μηχανισμό με την ανακύκλωση. Βοηθά, δε, στη διάσπαση των κατεστραμμένων ή των ανεπιθύμητων κομματιών ενός «κελιού», έτσι ώστε τα δομικά στοιχεία να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά.
Η αυτοφαγία ως παράγοντας εξισορρόπησης ψευδαργύρου και σιδήρου
Οι θρεπτικές ανισορροπίες μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την υγεία των καλλιεργειών και τη γεωργική παραγωγικότητα. Τα ιχνοστοιχεία ψευδάργυρος και σίδηρος απορροφώνται από τους ίδιους «μεταφορείς» στα φυτά. Έτσι, η έλλειψη ψευδαργύρου μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική πρόσληψη σιδήρου. Πώς αντιμετωπίζει το φυτό αυτή την ανισορροπία; Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Meiji της Ιαπωνίας, αποκαλύπτουν ότι η αυτοφαγία, η διαδικασία της ενδοκυτταρικής αυτο-αποδόμησης, μπορεί να έχει έναν απροσδόκητο ρόλο στην αποκατάσταση της ισορροπίας ψευδαργύρου-σιδήρου στα φυτά.
Η ισορροπία θρεπτικών συστατικών και μετάλλων στο έδαφος είναι απαραίτητη για τη βέλτιστη ανάπτυξη των φυτών. Μια ανεπάρκεια ή πλεόνασμα συγκεκριμένων θρεπτικών συστατικών μπορεί να έχει επιβλαβείς επιπτώσεις στην ανάπτυξη και την υγεία των φυτών, επηρεάζοντας έτσι τη συνολική ποιότητα και ποσότητα των γεωργικών προϊόντων. Οι διατροφικές ανισορροπίες έχουν γίνει όλο και πιο διαδεδομένες, δεδομένης της υπερβολικής μόλυνσης βαρέων μετάλλων από βιομηχανικές δραστηριότητες.
Ο ψευδάργυρος, ένα ουσιαστικό ιχνοστοιχείο, είναι σημαντικός για μια σειρά σημαντικών διαδικασιών ζωής. Είναι ενδιαφέρον ότι η πρόσληψη και η μεταφορά ψευδαργύρου και σιδήρου, ενός άλλου απαραίτητου θρεπτικού συστατικού, διευκολύνεται μέσω μιας κοινής ομάδας πρωτεϊνών γνωστών ως «πρωτεΐνες τύπου ZIP και ρυθμιζόμενες με ψευδάργυρο και σίδηρο». Αυτό σημαίνει ότι μια διαταραχή σε αυτήν την «τραμπάλα» ψευδαργύρου μπορεί να οδηγήσει σε συμπτώματα που προκαλούνται από τις αντίστοιχες ελλείψεις τους. Δηλαδή, εάν ένα έδαφος δεν έχει αρκετό ψευδάργυρο, οι ZIP αντισταθμίζονται αυξάνοντας την πρόσληψη σιδήρου, με αποτέλεσμα την αύξηση των αντιδραστικών οξειδωτικών ειδών και τη χλώρωση (κιτρίνισμα των φύλλων). Αντίθετα, η περίσσεια ψευδαργύρου οδηγεί σε μειωμένη πρόσληψη σιδήρου. Πώς αποκαθίσταται η ενδοκυτταρική ισορροπία αυτών των θρεπτικών συστατικών σε τέτοιες καταστάσεις;
Εξετάζοντας βαθύτερα τους πιθανούς μηχανισμούς ισορροπίας ψευδαργύρου-σιδήρου ή «ομοιόστασης», ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Meiji της Ιαπωνίας, διερεύνησαν τον πιθανό ρόλο της αυτοφαγίας, μιας διαδικασίας αυτο-υποβάθμισης και ανακύκλωσης, στην αποκατάσταση της ισορροπίας ψευδαργύρου-σιδήρου στα φυτικά κύτταρα. Περιγράφοντας τη μελέτη τους που δημοσιεύτηκε στο Trends in Plant Science, ο καθηγητής, ο Δρ Kohki Yoshimoto λέει: «Ενώ οι περισσότερες μελέτες έχουν ασχοληθεί με το ρόλο της πρόσληψης και μεταφοράς θρεπτικών συστατικών, προτείνουμε ένα νέο μοντέλο για το πώς η αυτοφαγία παρέχει κινητά ιόντα ψευδαργύρου και σιδήρου υπό έλλειψη ψευδαργύρου ή περίσσεια ψευδαργύρου, αντίστοιχα.»
Η αυτοφαγία έχει αποδειχθεί προηγουμένως ότι αυξάνει τη διαθεσιμότητα ψευδαργύρου στα φυτικά συστήματα. Στην Arabidopsis, ένα σύστημα μοντέλου φυτών, οι μεταλλάξεις «atg», οι οποίες είναι ανεπαρκείς σε αποκρίσεις αυτοφαγίας, έχουν μειώσει τα επίπεδα ψευδαργύρου και εμφανίζουν σοβαρή χλώρωση. Επιπλέον, η έλλειψη ψευδαργύρου είναι γνωστό ότι προκαλεί αυτοφαγία, η οποία τροφοδοτεί κινητά ιόντα ψευδαργύρου για την ανάπτυξη των φυτών. Σε μεταλλαγμένους με ανεπάρκεια αυτοφαγίας, ωστόσο, αυτή η ενεργοποίηση είναι εξασθενημένη, οδηγώντας σε κλασικά συμπτώματα ανεπάρκειας ψευδαργύρου.
Η περίσσεια ψευδαργύρου είναι επίσης τοξική για τα φυτά και η αυτοφαγία είναι ο σωτήρας και σε τέτοιες περιπτώσεις. Τα φυτά εμφανίζουν συμπτώματα ανεπάρκειας σιδήρου σε συνθήκες υπερβολικού ψευδαργύρου. Η αυτοφαγία ενεργοποιείται υπό συνθήκες περίσσειας ψευδαργύρου για να τροφοδοτήσει κινητά ιόντα σιδήρου από μη κινητές μορφές, όπως πρωτεΐνες που συνδέονται με σίδηρο. Η αυτοφαγία βελτιώνει τη βιοδιαθεσιμότητα του σιδήρου και καταστέλλει τα συμπτώματα της ανεπάρκειας σιδήρου.
Προχωρώντας από τον ρόλο της αυτοφαγίας στην ομοιόσταση του ψευδαργύρου-σιδήρου, οι ερευνητές προχώρησαν στη διαλεύκανση των μηχανισμών ανίχνευσης θρεπτικών συστατικών που είναι υπεύθυνοι για την ενεργοποίηση της αυτοφαγίας. Οι παράγοντες μεταγραφής bZIP19 και bZIP23, που ανήκουν στη βασική οικογένεια λευκίνης, ανιχνεύουν μεταβολές στα επίπεδα του ενδοκυττάριου ψευδαργύρου και επομένως ρυθμίζουν την έκφραση των πρωτεϊνών μεταφοράς στην κυτταρική μεμβράνη. Οι ερευνητές εικάζουν ότι αυτές οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι οι ρυθμιστές που ενεργοποιούν ή αποκλείουν την απόκριση της αυτοφαγίας ανάλογα με την κατάσταση του ψευδαργύρου. Ένας παρόμοιος μηχανισμός μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε συνθήκες έλλειψης σιδήρου με περίσσεια ψευδαργύρου, για την αποκατάσταση των επιπέδων σιδήρου.
Συνολικά, η αυτοφαγία λειτουργεί ως μηχανισμός ανατροφοδότησης που μπορεί να αντιδράσει σε έλλειψη ή υπερβολικό στρες που προκαλείται από ψευδάργυρο και, ως εκ τούτου, να αλλάξει το βιοδιαθέσιμο κλάσμα των θρεπτικών συστατικών στα φυτικά κύτταρα.
Ολοκληρώνοντας τις μακροπρόθεσμες εφαρμογές των ευρημάτων τους, ο Δρ Yoshimoto παρατηρεί: «Το μοντέλο μας παρέχει μια νέα προοπτική στην ομοιόσταση των μετάλλων στα φυτά. Αυτό μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη νέων τεχνικών καλλιέργειας και ισχυρών ποικιλιών καλλιεργειών που είναι ανθεκτικές στις διακυμάνσεις του θρεπτικού επιπέδου. Επιπλέον, τα ευρήματά μας μπορούν επίσης να εφαρμοστούν στην ανθρώπινη υγεία για την επίλυση των συμπτωμάτων που προκαλούνται από ανεπάρκεια ψευδαργύρου, ένα σημαντικό πρόβλημα στις αναπτυσσόμενες χώρες ».
Τελικά η αυτοφαγία, μπορεί να αποδειχθεί ο ήρωας για την υγεία των φυτών!
Πηγή:meiji university
Ακολουθήστε το Cibum 
