Proteinele din dovleac explică abilitatea unică a familiei de dovlecei de a acumula poluanți – un pas spre culturi mai sigure și soluri mai curate

Un studiu publicat în Plant Physiology and Biochemistry în anul 2025 de cercetătorii de la Universitatea Kobe, Japonia, a elucidat mecanismul biologic prin care dovlecii, dovleceii, castraveții și alte plante din familia Cucurbitaceae acumulează poluanți organici persistenți în fructele lor. Descoperirea ar putea contribui atât la dezvoltarea unor culturi agricole mai sigure pentru consum, cât și la utilizarea plantelor pentru curățarea terenurilor contaminate.

Context

Plantele din familia dovleceilor (Cucurbitaceae) sunt recunoscute pentru abilitatea lor neobișnuită de a absorbi și depozita compuși toxici hidrofobi – precum dioxinele și dieldrinul – în părțile lor comestibile. Acești poluanți organici persistenți sunt extrem de stabili chimic și se degradează greu, ceea ce îi face periculoși pentru sănătatea umană prin consum alimentar.

Deși multe alte specii vegetale sunt expuse la aceleași condiții de mediu, numai cucurbitaceele prezintă un nivel ridicat de acumulare a acestor substanțe, ceea ce a stârnit interesul cercetătorilor japonezi. Într-un studiu anterior, echipa profesorului Inui identificase un tip de proteină asemănătoare latexului (major latex-like protein – MLP) implicată în legarea acestor poluanți și în transportul lor prin țesuturile plantei.

Despre studiul actual

În noul studiu, intitulat “Extracellular secretion of major latex-like proteins related to the accumulation of the hydrophobic pollutants dieldrin and dioxins in Cucurbita pepo”, cercetătorii au analizat în detaliu diferențele structurale dintre proteinele MLP din varietățile de dovleac care acumulează intens poluanți și cele din varietățile care nu o fac.

Rezultatele au arătat că forma tridimensională a acestor proteine și forța cu care se leagă de moleculele poluante determină cantitatea de contaminant care ajunge în fruct. Însă un detaliu molecular a fost cel mai revelator: doar proteinele secretate în seva plantei pot transporta poluanții către părțile aeriene, în timp ce versiunile care rămân intracelulare nu contribuie semnificativ la acumulare.

Echipa a descoperit că o variație minoră în secvența aminoacizilor acționează ca un “eticheta moleculară” care spune celulei dacă proteina trebuie păstrată în interior sau eliberată în seva circulantă.

Pentru a confirma ipoteza, cercetătorii au introdus gena care codifică proteina „cu etichetă de secreție” într-o specie neînrudită – tutunul (Nicotiana tabacum). Plantele modificate au secretat proteina în seva lor, demonstrând că semnalul de secreție este suficient pentru ca proteina să fie exportată și să transporte potențial poluanți în interiorul plantei.

Profesorul Inui explică: „Doar proteinele secretate pot migra în interiorul plantei și pot fi transportate către părțile de deasupra solului. Acesta pare a fi factorul distinctiv între varietățile cu acumulare redusă și cele cu acumulare ridicată de poluanți.”

Rezultate și implicații

Rezultatele studiului arată clar că secreția extracelulară a proteinelor MLP este cheia diferenței de comportament între varietățile de dovleac. În varietățile cu acumulare ridicată, proteinele MLP se regăsesc în concentrații mult mai mari în seva circulantă, unde pot lega compușii poluanți și îi pot transporta către fructe.

Această înțelegere deschide noi direcții pentru ingineria genetică vegetală. Modificând capacitatea proteinelor de a lega poluanți sau de a fi secretate, se pot crea soiuri sigure pentru consum, care să nu acumuleze substanțe toxice în părțile comestibile.

Totodată, cercetătorii văd o perspectivă aplicativă în sens invers: crearea deliberată de plante cu o capacitate sporită de a absorbi și stoca poluanți. Acestea ar putea fi folosite în procese de fitoremediere – o metodă biologică de curățare a solurilor contaminate.

Profesorul Inui afirmă: „Am început acest proiect căutând plante capabile să detecteze și să degradeze eficient poluanții. Rezultatele noastre pot fi folosite pentru dezvoltarea unor plante concepute să absoarbă mai eficient substanțele toxice din sol, transformându-se într-o tehnologie de curățare ecologică a terenurilor.”

Concluzii

Descoperirea mecanismului molecular al secreției proteinelor MLP în familia Cucurbitaceae explică pentru prima dată de ce dovlecii și rudele lor acumulează mai mulți poluanți decât alte plante. Prin manipularea acestei căi, agricultura ar putea deveni mai sigură pentru consumatori, iar mediul – mai curat datorită plantelor utilizate pentru detoxifierea solului.

Studiul, realizat cu sprijinul Japan Society for the Promotion of Science (grant 23241028) și al Murao Educational Foundation, reprezintă un pas important către înțelegerea interacțiunilor dintre plante și poluanți și oferă o bază științifică solidă pentru dezvoltarea de tehnologii sustenabile în agricultură și protecția mediului.