Zero Becquerel

Preparandoci per il viaggio in Giappone, dal 21 ottobre, di due settimane,  ho iniziato una corrispondenza con i nostri contatti locali, per vedere quando sarà possibile incontrarci.

Il nostro itinerario è legato al Kansai (aeroporto sul mare, quello di Renzo Piano) autobus per Osaka e Kyoto, e la destinazione finale, Nagahama, sul lago Biwa. Forse qualche breve puntata su Kanazawa, o Takayama, chissà.

Ad oggi, in questi scambi di mail e suggerimenti, ci hanno proposto di pranzare a Kyoto ad un ristorante Zero Becquerel. Come  le iniziative dei nostri ristoratori locali che servono prodotti a chilometro zero, i ristoratori Zero Becquerel propongono frutta, verdura, bevande e spezie prodotti nell'ovest, possibilmente sul posto, e che non contengono cesio, e altri radionuclidi.

Eccoci a diffidare di produzioni alimentari non certificate, e a desiderare che sulle confezioni  siano riportati i valori chimico-fisici, e le informazioni su: provenienza, tipo di mangime usato, insomma sulla catena alimentare.

Kyoto gode della presenza di tanti piccoli produttori quasi artigianali. La salsa di soia (di un tipo più dolce, con meno sale; le verdure fermentate, tsukemono, e naturalmente la pasta di soia fermentata (miso, rosso o bianco), il tofu, il gellante a base di konjak, quei glucomannani che sono masticabili e danno sazietà senza fornire calorie; le prugne acide raccolte acerbe, o umeboshi.

E' di questi giorni la comparsa di raccomandazioni sui media italiani di non comprare scatolette di tonno a basso prezzo, e di controllare la zona di origine del pescato, se il timbro riporta 071 si tratta di tonno pescato nel Pacifico
http://ioleggoletichetta.it/index.php/2013/09/tonno-radioattivo-fukushima-fao-61-fao-71-nomi-e-le-sigle-che-spaventano-facciamo-chiarezza/

Tra i preparativi prima della partenza, la valigia non richiede  impegno in quanto il clima non è ancora invernale, la necessità di raccogliere i risultati del lavoro della nostra unità di fisiologia vegetale, in una presentazione PowerPoint di circa un'ora.

 

solventi, caipirinha, e fisiologia vegetale

NADES sta per Natural Deep Eutectic Solvents, e sono stati studiati in particolare dal Prof. Robert Verpoorte a Leiden e da Young Hae Choi, per spiegare come sia possibile che le piante accumulino elevati livelli di composti poco solubili o insolubili in solventi acquosi. 

Le sostanze eutectiche sono ben note nell'uso quotidiano. Una giusta proporzione di cloruro di sodio sparso sul ghiaccio  nelle strade: il miscuglio di due elementi o composti (sale al 23.3% e acqua in questo sistema) origina una sistema eutectico che solidifica a temperatura più bassa dei due elementi originali, a -21,2 gradi. Sistemi non-eutectici, o sistemi eutectici con proporzioni subottimali dei due elementi,  mostrano solidificazione di un componente prima dell'altro.

Mentolo e canfora, solidi a temperatura ambiente, formano un sistema eutectico liquido a temperatura ambiente, alle proporzioni 8:2, 7:3, 6:4, 5::5.

I Deep Eutectic Solvents sono ancora più interessanti: si tratta di solventi ionici dalle proprietà speciali, composti che formano un sistema eutectico spinto. Tra quelli più usati in chimica, l'urea in combinazione con i sali di colina (2:1), individualmente solidi, insieme presentano un punto di fusione a 12 gradi.

Che usi se ne fanno: 

come solventi naturali, (ad esemio sale di colina e acidi carbossilici come l'acido malico), a basso costo, alternativi a solventi tossici, per estrarre principi attivi e composti sia polari che idrofobici

per promuovere la riduzione regioselettiva di aldeidi, epossidi e composti carbonilici ad alcooli

nella condensazione del resorcinolo e formazione di monoliti di carbonio ad alta porosità

Nella preparazione dei cocktails (Biotechniques, 2013, 54, 5:245-246).

Choi e Verpoorte hanno identificato ben 150 combinazioni di composti naturali presenti nelle piante, che combinati insieme danno luogo a sistemi eutectici elevati (NADES), che sono presenti nelle piante a comncentrazioni molto più elevate di quanto ci si aspetti, suggerendo che esse svolgono un ruolo particolare.

 Probabilmente non hanno solo la funzione di metaboliti intermedi, osmoprotettivi, composti di riserva dell'energia, ma anche di fornire un sistema eutectico non volatile, o cristallo liquido, che permette alle piante di accumulare molecole che non sono solubili in sistemi biologici normali, permettendo la sintesi e l'accumulo di taxolo, cellulosa, amido, metaboliti secondari, polifenoli e flavonoidi.

L'esempio che la rivista riporta è quello della ricetta della Caipirinha, basato sulla chimica dei NADES

Si aggiunge lime e ghiaccio, per primi

poi lo zucchero, per secondo

infine, la cachasa, liquore derivato dalla canna da zucchero, per ultimo

Se si cambia l'ordine di aggiunta degli ingredienti, il sapore è totalmente differente

La spiegazione data è che lo zucchero agisce da solvente, permettendo l'estrazione di composti come i terpenoidi, che non verrebbero estratti mischiando il lime con la soluzione alcoolica.

Nelle piante, e in laboratorio, zuccheri come il trealosio svolgono una funzione importante mantenendo la stabilità di composti anche a temperature non fisiologiche.

Typical natural eutectic solvents. Container 1, Suc; container 2, Fru; container 3, Glc; container 4, malic acid; container 5, Suc:Fru:Glc (1:1:1, molar ratio); container 6, Suc:malic acid (1:1, molar ratio).
Da:
Are Natural Deep Eutectic Solvents the Missing Link in Understanding Cellular Metabolism and Physiology? Plant Physiology August 2011 vol. 156 no. 4 1701-1705

batteri - Carnevale della Chimica #31

E' arrivata l'edizione #31 del Carnevale della Chimica, come ogni 23 di ogni mese, e il tema di questa edizione è 

la microbiologia.

I batteri hanno avuto ed hanno ancora un ruolo importante nello sviluppo della vita sulla terra, nel bene e nel male. A livello di specie, e quindi nella dimensione base, i batteri sono riconoscibili per caratteristiche uniche: il DNA, i geni e le reazioni enzimatiche, il metabolismo, i componenti della  parete e della membrana, la capacità a vivere in ambienti estremi, dai termofili estremi, ai termofili caseari, per esempio, agli alofili estremi, ai batteri lattici caseari, dagli psicrofili estremi che resistono a temperature polari (nel permafrost vive P. halocryophilus che mostra un metabolismo attivo del carbonio  anche a - 15 gradi, con adattamento osmotico e tolleranza allo stress ossidativo), a batteri patogeni come Listeria monocytogenes, che sopravvivono a temerature di frigorifero.

Veniamo prima di tutto ai contributi arrivati:

Margherita Spanedda del blog  http://unpodichimica.wordpress.org  ha inviato una trilogia di posts sulla storia della microbiologia. Riportando il suo pensiero: 

• "....Ogni volta che il fascino del cosmo mi avvolge o che cerco di seguire gli incerti confini tra vita e non vita, quello che provo è stupore e se da una parte questo mi spinge a cercare di saperne di più, dall’altra mi prende un bisogno fortissimo di metafisica. Se non avessi una capacità di pensiero filosofico pari a quello di un’effimera ( pur non possedendo di questo evanescente insetto, nè la leggerezza nè l’eleganza) direi che si tratta proprio di stupore filosofico, θαùμáζειν, l’attitudine alla riflessione filosofica. In realtà è solo necessità di leggere e meditare su i pensieri di chi è in grado di percepire i tratti universali che le cose nascondono oppure desiderio di entrare in contatto con opere d’arte che racchiudano il sublime o, ancora, di udire musiche che siano un sottile filo verso l’infinito."...

La conquista dell’invisibile parte prima : l’occhio e i suoi limiti

La conquista dell’invisibile parte seconda: Leeuwenhoek

La conquista dell’invisibile parte terza: Pasteur e gli altri

Chimicare, l'Associazione attivissima nella divulgazione chimica, segnale i contributi di 

Salvatore Caiazzo  

 "Il mondo dei batteri, ovvero quando lachimica inizia a vivere" 

 e "Da cosa è fatto l'humus?Formazione e proprietà della sostanza organica nel terreno"

a cui mi associo riproponendo l'edizione passata del CdC "La chimica del suolo"

Di Gabriella Butera e Filippo Luzzu - "Le nuove frontiere applicative delle bioplastiche: dalla nostra tavola al risanamento ambientale" 

A cui richiamo un vecchio post su un prodotto di riserva ad elevato contenuto energetico, derivato dal metabolismo batterico, il PoliIdrossiAlcanoato

Leonardo Petrillo, del blog Scienzaemusica, sempre attivo e partecipe alle varie edizioni, ha inviato questo contributo, focalizzato sull'elemento che occupa la posizione numero 29 all'interno della tavola periodica, il rame, e sulle leghe metalliche. L'ultima parte del post è dedicata alle applicazioni mediche del rame, in particolare alla sua utilità nel contrastare i batteri resistenti agli antibiotici.

• "...Gli Egizi lo mischiavano all'aceto per produrre acetato di rame (Cu(CH₃COO)₂), verderame, usato come antibatterico per uso topico, per curare le infezioni agli occhi"...

 Allora, elementi chimici some Rame, Zinco, Argento, e i loro sali, sono tanto importanti in preparati antibatterici, sugli spazzolini da denti, depositati su fibre e tessuti per interventi medici e non. 
Mi riferisco anche allo Zolfo, che lasciato reagire con vapore acqueo in camere sigillate, libera bisolfito, un antibatterico antilievito importante in enologia, che agisce anche da antitarlo.

E' la volta di 

Annarita Ruberto, divulgatrice scientifica ben nota ai bloggers e già autrice di Scientificando, ha inviato un contributo per il Carnevale  che si colloca tra chimica e fisica.

l'ipoclorito di sodio è anche uno sporicida, un fungicida ed un virocida

http://www.tutto-scienze.org/2013/08/liter-of-light-un-litro-di-luce-con.html

Emanuela Zerbinatti, del blog “blogosfere” e nello staff di  Chimicare, ha promesso di completare il post 

'RNA come enzima e l'origine della vita’, ma il link non è pervenuto (si può sempre aggiungere nei commenti, spero) pertanto riporto un suo post su Arte e Salute, collegato al CdC,  "storia-della-chimica-a-fumetti-torna-30-anni-dopo-in-ebook-una-chicca-per-collezionisti-e-chimici-curiosi"

 E' la volta di Paolo Pascucci, del blog Questione della decisione, che ha inviato due contributi

 un post che approfondisce l’argomento "sapore amaro" Perchè il dentifricio rende l'aranciata amara?

un dubbio che ha assillato generazioni di bevitori d'aranciata, sugli effetti del sodio dodecil solfato

posso solo aggiungere, per esperienza diretta, che i detergenti (ionici e non ionici) alterano il gusto del mosto e del vino…..

il secondo link, molto pertinente al tema di questa edizione, è sulle città batteriche, ovvero i biofilm

"Città batteriche" e architettura molecolare: nuove tecniche di indagine microscopica

Il problema "biofilms" tocca una grande area della nostra esistenza, dalle condutture dell'acqua calda (Legionelle), alle superfici ospedaliere (acciaio, ferri operatori e materiale vario in corsia) alle carene delle navi e alle condutture di raffreddamento industriale. 

Lo sviluppo di un biofilm è il frutto di una relazione sociale, un mondo sovradimensionale, dove l'individuo perde peso e si sacrifica per il bene della comunità, che sopravvive negli strati più interni anche in scarsità di ossigeno, protetta da uno strato di cellule necrotiche.

Le comunità batteriche interagiscono, si mandano segnali, cercano di prevalere una specie sull'altra, e di difendersi tramite la produzione di antibiotici e sostanze che inibiscono le altre specie. 

Una comunità complessa è quella presente nell'apparato digerente degli animali (e che svolge il lavoro bruto di digestione delle fibre, del legno  nelle termiti, e che nell'uomo determina la differenza tra stato di salute e intestino infiammato, tra sistema immunitario attivato ma tollerante i batteri benefici, rispetto a uno sbilanciamento tra citochine infiammatorie rispetto a quelle benefiche.

Un meccanismo che controlla lo sviluppo coordinato di queste comunità in direzione  della creazione del biofiolm è chiamato Quorum Sensing, e prevede la produzione di molecole di segnale che permettono la comunicazione tra i batteri, e si basa su diversi tipi di molecole secrete, o autoinduttori, tra cui N-Acil Omoserina Lattone (N-AHL), diversi tipi di quinoloni, e varie molecole di segnale specie-specifiche come l'acido gamma amminobutirrico in Pseudomonas.
 Esistono molecole in grado di bloccare il segnale per la formazione del biofilm, tra queste i furanoni. Comunque, anche riuscendo a sequestrare N-AHL dal mezzo di crescita, i batteri superano questo ostacolo aumentandone la biosintesi.

I batteri non ci riguardano solo per le malattie umane, ma anche per le malattie delle piante, dei prodotti vegetali, e per la salue delle piante (pensiamo alla fissazione dell'azoto
 e alle interazioni radici-batteri e funghi)

Le comunità batteriche del suolo hanno un ruolo importante nella salute ela risposta gli stress (biotici e abiotici) delle radici, e nella inibizione di specie batteriche e fungine che possono infettare le piante. I batteri utili del suolo,  le specie endofitiche e i funghi che promuovono la crescita delle piante sintetizzano ormoni vegetali (acido indol-acetico (IAA), acetoino, 2,3-butan-diolo), sostante che stimolano le piante o che inducono una risposta di immunità alle infezioni, (priming chimico),  e gas volatili ad azione di secondi messageri (ossido nitrico, ossido di carbonio, acido sulfidrico)

La chimica riguarda i batteri in tanti aspetti:
Per la classificazione delle specie, i batteri si dividono secondo il tipo di parete e della loro struttura 

La colorazione di Gram fa uso di  un colorante basico (idrofilo) (violetto di genziana o cristalvioletto)

se penetra la parete che non  viene danneggiata dal solvente alcolico, si tratta di batteri Gram +, che si colorano di violetto, come ci  descrive bene Margherita Spanedda nel suo post

Se la parete è sensibile alla decolorazione con l’alcool (ricca in lipidi), una colorazione rosa secondaria per aggiunta di fucsina - safranina respinge il colorante, permette di visualizzare le cellule batteriche:  si parla di batteri Gram negativi

L'API test 20 si usa nel laboratorio di microbiologia clinica, e si basa su reazioni chimiche come il viraggio dell'indicatore di pH, la produzione di colore data da un prodotto di reazione, sull'analisi dei substrati consumati e dei prodotti del metabolismo, permettono di classificare al 99% una specie sulla base di reazioni chimiche, rilevando indolo, citrato, utilizzo di zuccheri e amminoacidi, per aggiunta di indicatori di pH, come in questo post di qualche tempo fa.

Sulle fermentazioni sono numerosi i contributi in rete e di bloggers con vari contributi al CdC, e vi rimando ad altre edizioni e a vari links.

La fermentazione malolattica nel vino inizia ad opera di Oenococcus oeni, un Leuconostoc, poche settimane dopo la conclusione della fermentazione da Saccaromyces, e ottiene tramite la decarbossilazione dell'acido malico una riduzione dell'acidità di certi vini. Per altri vini, invece, è richiesta l'aggiunta di acido tartarico per aggiustarne la palatabilità.

Le fermentazioni batteriche, spesso mediante popolazioni eterogenee, sono importanti insutrialmente per la produzione di biogas, sostanze chimiche (acido succinico, butanolo) e per lo smaltimento di scarti vegetali, animali, e dei residui di produzione alimentare, che ci permettono di superare la dipendenza dal petrolio.

La fermentazione lattica è così chiamata perchè il catabolismo degli zuccheri produce acido lattico, il composto che abbassando il pH determina una preponderanza di batteri lattici, ad elevato potenziale ossidoriduttivo (redox) rispetto ai batteri indesiderati (proteolitici, attivi nel catabolismo degli amminoacidi producono putrescina e poliammine maleodoranti, e  sostanze volatili indesiderate come acidi grassi a catena corta, acido isovalerico e isobutilico, originanti dal catabolismo degli acidi grassi). 

L’acidità, il tenore di salinità della matrice iniziale, le temperature di fermentazione, e l’assenza di ossigeno determinano i tipi di microrganismi dominanti, e gli aromi del prodotto finale.
 I batteri lattici sono importanti nelle tecnologie e preparazioni alimentari: sono batteri anaerobi/microaerofili, si moltiplicano in terreni con esigenze nutritive particolari (tween-80 o acido oleico, amminoacidi come arginina, in presenza di sale a concentrazioni elevate, e sopravvivono in terreno liquido ma non vivono a lungo su piastra, nonostante l'assenza di ossigeno e la temperatura di elezione). D'altra parte, queste tecniche sono giunte fino a noi dai tempi antichi, come la produzione di latte acido, burro, formaggio, e del kefir, e non richiedono che elementari attenzioni, come evitare la contaminazione dell'inoculo che viene trasferito da produzione a produzione.
I batteri lattici (omofermentanti ed eterofermentanti) producono acido lattico (quelli eterofermentanti producono anche acido acetico e CO₂,  importante nella produzione di formaggi con occhielli, e dell'emmenthal), che acidifica il pH dei prodotti fermentati. L’acido lattico è un formidabile agente preservante e conservante naturale degli alimenti, insieme al sale che è ben tollerato dai batteri lattici. L’acido lattico è un additivo tipico delle produzioni industriali (dai salumi ai prodotti carnei).
 Il pH acido,  è  un fattore di inibizione dei  La produzione di acido acetico nei lattobacilli eterofermentanti, e la capacità dei Lattobacilli a sopravvivere in ambiente acido, determina la loro selettività rispetto ad altri batteri e ai lieviti.
In tecnologie casearie è  noto l'uso del lisozima nel grana padano, che impedisce la crescita indesiderata di specie batteriche  (che non presenteranno sviluppo di aromi da batteri non-starter), e della formaldeide nella produzione del provolone, che veniva consumato stagionato a 6 mesi proprio per lasciare reagire questa aldeide tossica con gli amminoacidi. Altri problemi di patogeni (Brucelle) consigliavano un tempo di consumare i formaggi da allevamenti non sicuri, solo dopo lunga stagionatura.

In questo post si parla della classificazione filogenetica dei Batteri lattici e Lattobacilli

Un terreno solido di facile utilizzo per la crescita differenziale dei Lattobacilli è il Rogosa (uno studioso di queste specie)-agar, si prepara senza autoclavare, e sfrutta la presenza di acido acetico e di un pH intorno a 4,5 che inibisce molte altre specie batteriche, e la richiesta specifica di questi batteri di Tween-80, amminoacidi,  sali di manganese, e altri ioni necessari per le vie biosintetiche  e il metabolismo. Essendo specie adattate a sopravvivere in ambienti ricchi di nutrienti, i loro geni sono specializzati, nel trasporto di zuccheri semplici e polisaccarridi, di peptidi, ma possono svolgere alcuni processi solo in presenza di enzimi o cofattori eserni, come ad esempio in presenza di radicali superossido e per l'attività catalasica.

Riguardo alla edizione di settembre del CdC, sono pervenute alcune offerte di ospitare l’edizione #32, ma la decisione finale non è stata ancora presa, in attesa che sia presentata una candidatura nuova, di chi non ha mai ospitato altre edizioni del CdC. Pertanto rinvio al sito del Carnevale della Chimica per un aggiornamento.

appunti di estate in Salento

Agosto è alle porte, da domani ferie fino al 26. Lunghe serate sul terrazzo, a lasciarsi rinfrescare e prendersi lunghi sorsi di tempo libero, senza impegni. 

Ritornano alla mente episodi e volti che hanno segnato questi anni e di una famiglia che è diventata anche mia. Penso a mia suocera, al suo giardino con le piante, tanti fiori si sono alternati negli anni, qualche fila di piante di peperoni o melanzane,  la costanza di bagnare le mattonelle per dare una rinfrescata ed un sollievo nei dopopranzi, all'imbrunire, le porte spalancate per far circolare l'aria, i contenitori di acqua nel frigorifero, qualche spumone nel freezer per accogliere gli ospiti e gli amici rientranti dalle città del nord. Mio suocero, con il suo motocarro Ape, in piedi all'alba per sistemare le vigne, e le sue lunghe conversazioni seduto davanti al magazzino del vino. I pasti insieme, la sera le frisellate con i pomodori locali, a pera, o quelli della corda, d'inverno, spremuti sulla frisa per separare le bucce dal succo.

Le preparazioni dei peperoni arrostiti, e la selezione durante la spellatura per eliminare quelli più piccanti, che puntualmente recuperavo per me. Le abbuffate di frutta, angurie, meloni e pesche al vino. Mai sia che si lasciasse parte della buccia verde sulle fette pulite. Ancora oggi tendo a eliminare poco, molto di meno di quello che qui è ritenuto commestibile, la fetta di anguria la succhio mordendola fino al bianco; quando pulisco le cime di rapa, io non butterei niente (tante foglie, gambi ricchi di nervature), perchè mi sembra peccato buttare parti di piante genuine, cresciute in modo organico.

E la grande lungimiranza di raccogliere l'organico, gli scarti utilizzabili,  lasciati a fermentare in compostiere nell'angolo discosto dell'orto, da antesignani della raccolta differenziata, già nei primi anni '80. Dopo la trasformazione, era tutto terriccio utile per crescere altre piante e fiori, in un ciclo rigeneratore.

Ospite in una casa tutta per me, avevo nottate per guardare le stelle, lottare con le zanzare, e coricarmi qualche volta per terra sul terrazzo, mentre poco distante il grano appena raccolto, sparso per terra, perdeva parte del suo calore. Si diceva che toccarlo facesse uscire sfoghi sulle mani. 

Al mattino, una bagnata alle piante in vaso prima di ricongiungermi con il resto della famiglia, e prepararci per una nuova mattina insieme.

Estati di un periodo diverso delle vita, quando gli stabilimenti balneari non affittavano ombrelloni, ci si portava l'acqua dolce per sciacquarci dal sale, e i termos per bere. Anni che avevano lasciato un segno di separazione, dai tempi delle feste di piazza del '77, quando il PSI se ne faceva promotore e seguiva il solco di partiti maggiori e delle feste dell'Unità, esisteva il Canzoniere Grecanico Salentino (2 CD al suo attivo), e Luigi Chiriatti registrava i canti di tradizione degli anziani, da preveggente etnomusicologo. Oggi parte di questa sua passione è stata tramandata nei libri e video pubblicati dalla sua comunità, Kurumuny (in griko germoglio di ulivo), e offre ancora un valido supporto di studio e di confronto, e di nostalgia.

Gli Ucci (di Cutrofiano e di Calimera) erano amici che si riunivano dopocena per fare cantate per un pubblico ridotto, non avevano inciso CD, e poche volte all'anno partecipavano a eventi. Nel 1986 (più o meno) Giorgio Di Lecce fece un intrattenimento per la Festa di Sant'Antonio su una base di musiche salentine, con un gruppo di 7 cantori, inclusi Uccio Bandello e Uccio Aloisi.  Nessuno, proprio nessuno, dei presenti alla festa a Novoli, accennò a fare un passo di pizzica o di ballo qualsiasi. Più tardi, furono invitati e raggiungerci a casa, allungammo la tavolata, e mangiammo salsiccia alla brace. Come per segno del cielo, ci portammo dietro Ferdinando Taviani e una sua amica, grazie alla frequentazione con Storia del Teatro e l'antesignana compagnia Oistros nello spettacolo itinerante del "Ragno del Dio che danza" nel 1981, la prima manifestazione sponsorizzata dai paesi della Grecìa, che diventò molto dopo la Notte della Taranta. 

Il 24 si terrà l'edizione 2013 sempre a Melpignano, noi se possibile la guarderemo in TV, ma in tanti andranno di persona, con il treno, le ferrovie del sud-est, o lasciando le auto a chilometri di distanza. Il maestro concertatore di quest'anno è nuovo, Giovanni Sollima, maestro di cello, e darà una impostazione nuova, forse classica. Per me, una edizione memorabile è stata quella del 2009, con Mauro Pagani, Z-STAR, e la cantante del grande successo di Mama Africa, scomparsa poco dopo.

Un pregio di Youtube è di ritrovare quasi tutto registrato, e rivedere i filmati e i canti, e come si sono trasformati negli anni.

Chiamata per il Carnevale della Chimica #31

Il Carnevale della Chimica è arrivato all'edizione #31. Questo mese ( uscirà il 23 agosto), questo blog ospiterà questa edizione che ha come tema "la chimica ed i batteri".

La chimica nelle sue mille sfaccettature:
 la comunicazione nei batteri, quorum sensing e biofilms,

i batteri, tossine e lantibiotici: mors tua vita mea, 

i batteri patogeni animali, e i fitopatogeni

i ceppi starters e il loro  metabolismo, zuccheri come substrati nelle fermentazioni,
le tecnologie alimentari,

l'abbattimento della carica microbica  (microfiltrazione, pastorizzazione e le problematiche dei batteri sporigeni), 

batteri per la produzione di bio-based chemicals

gli scienziati che hanno contribuito allo sviluppo di processi
industriali, alimentari, e di clinica medica

oltre a post e contributi  vacanzieri e a tema libero

Sicuramente la problematica microbiologica ha un peso sui costi sulla salute umana e animale, ma nelle piante e in agricoltura si traduce nel rischio sempre presente di perdite di raccolti e di carestie.

Nel 2011 l'actinidia ha avuto perdite per la Pseudomonas syringae pv. actinidiae tra 10 e 50% portando nel 2012 la produzione italiana a 352.175 tonnellate (176 milioni di euro).

L’italia è uno dei principali paesi produttori di kiwi, con 4,4 milioni di quintali prodotti su una superficie di quasi 24 mila ettari. Il comparto produttivo è attualmente a rischio per il diffondersi della malattia. In provincia di Latina, nel 2011 è stato infettato l'80% delle piante di varietà Gold, su un'area di circa 400 ettari con danni riportati oltre i 60 milioni di euro.

Nel 2011, la produzione italiana di pesche per consumo fresco è stata di circa 700.000 ton. In campo e in postraccolta i marciumi da Monilinia spp. provocano perdite fino al 50%. 

Nel 2011, la produzione del vino Amarone è stata di circa 15 milioni di bottiglie (340 milioni di euro). Le infezioni da Botrytis cinerea, durante la disidratazione provocano marciumi dei grappoli con incidenze tra il 5 e il 20 % visibili ma fino al 40% in forma asintomatica, con scarti tra i 15.000 e i 100.000 q.li di uva (perdita netta di 1-10 milioni di euro). 

Potete inviarmi i links ai posts e ai contributi alla mia mail di riferimento  (Google+)

si accetta la candidatura per ospitare l’edizione di settembre

Don Pasta il ritorno - Bottega Glitzer

Venerdì 19 luglio, vigilia della festa padronale a Novoli, la Madonna del Carmine chiamata "del Pane" per un miracolo del 1700, apparizione con guarigione dalla peste.

Spettacolo musicale culinario a cura di Don Pasta, Raffaele Casarano al sax, Marco Bardoscia al contrabbasso, su base pre-registrata, insieme a percussioni di pentole e attrezzi da cucina.

Il tema trattato da Don Pasta, attore che si esibisce durante una preparazione culinaria, in stile Bred and Puppets, è la cucina di una volta, la "parmigiana di melanzane" con le polpette, in cui nel giorno di festa si usava aggiungere tutta la ricchezza della dispensa, la mortadella, la carne macinata per le polpettine, fritti nell'olio di oliva di casa, caricata di formaggio, arricchita in proteine, un piatto della domenica, da offrire col cuore. Dice il proverbio: chi lavora una sarda, chi non lavora, una sarda e mezza. Tutti ne potevano beneficiare, la mensa era aperta con una consuetudine di ospitalità di origini greche. 

E i pomodori, la salsa fatta in casa. I pomodori a km 0 si chiamavano con un nome proprio, "de quai", di queste parti, quelli a pera per insalata li chiamavano "pomodori per davvero", quelli autentici...

Durante la performance viene tirata la pasta, alla macchinetta, in tagliatelle difformi ma genuine, viene frullato un pesto veloce, vengono calate nell'acqua bollente, e condite, offerte al pubblico seduto e in piedi.

Don Pasta rievoca l'introduzione del vitigno Negroamaro, le annate di malattia con la fillosseera, e la cura in un innesto portato dal nord Africa, con il personaggio mitico,  nero, alchimista e lavoratore a giornata, grazie a cui (l'innesto e chi lo portò) le vigne tornarono a produrre un vino buono, Negro che tolse l'amaro.
P.S.
il racconto si snoda estatico, secondo l'intuizione di Werner Herzog (cosa cerco nei film e nelle persone, verità), in preda a varie possessioni: estasi fisica per il cibo fonte di sussistenza, poetica, furiosa, e anche erotica. Quando dedica alla donna alcune suggestioni e allegorie: vorrei essere il nocciolo nella carne della tua pesca....

Prossimo appuntamento jazz, a Sogliano, il Locomotive Jazz festival, festa itinerante con tappa a porto Miggiano, i primi di agosto.
Martedì 23 hanno suonato nel convento di Veglie i Bottega Glitzer, un sound interessante, la cantante e cantautrice Nadja Maurizi  ha un suono evocativo di vocalità  (Amalia Grè, cantautrici US) con proiezioni nel rock progressivo. Stasera  24 luglio  suoneranno a Mesagne...

http://www.youtube.com/watch?v=i3PQTPTCFak your smile

http://www.youtube.com/watch?v=UIS09s4bMj8 Garden of cotton hearts

http://www.youtube.com/watch?v=qYZ_PJItsNE  Girls on TV (Luzern, concerto live)

http://www.youtube.com/watch?v=InPiDTM1a4w  Recording Granma

http://www.youtube.com/watch?v=UQjp9QeDWvM  Nord See

http://www.youtube.com/watch?v=tsPnih9LVu8  Oh Baby

http://www.youtube.com/watch?v=5QTYlcUPJJE  Viterbo 2012

http://www.youtube.com/watch?v=2w3-17EWUF4  alla fisarmonica. Zingara

http://www.youtube.com/watch?v=x_q8T_MwCeg  Jaime Ca, suggestiva

  

Riposo, ricette e meno stress

In questo periodo grandi sforzi per tornare a postare con cadenza costante, ma le richieste di rendicontazioni, relazioni su progetto, presenza costante di impegni di lavoro, mi ha impedito di scrivere. 

Tornerò con una serie di interventi a cominciare da ora.

Cosa è successo in questo arco di tempo?

Ho incontrato "La zuccheriera", alias Monica Bedana, blogger e interprete di una cucina  di tradizione, interpretata, lo dico rafforzando, ad una grande interprete di questi anni, di costume e traduttrice di spagnolo, e da ricordi e esperienze familiari, autrice e scrittrice su vari  media, tra cui il blog serenissima, e il perduto, per pochi ma buoni "polentaemusso", con cui abbiamo avuto passate frequentazioni filologiche, su "tasemar, freschin, sumansa di bajiji" e legami alimentari (giuggiole, tegoline)

Ho avuto ospiti tra Novoli e Lecce una famiglia praghese, amici da tempo, il collega Jan Hubert, con cui parlare della dura vita del ricercatore nel confronto tra metodi e istituzioni diverse, un confronto con i figli ed il sistema scolastico, la moglie psicologa in una scuola privata di stampo salesiano. Abbiamo visitato Lecce, molte gelaterie, una pizzeria, preparato il BBQ a casa sul terrazzo...  Sembra che ci sarebbe una grande richiesta di un ricettario di cucina italiano il lingua ceca, bloggers  italiani, pensiamoci! In particolare, tutto quello che può diffondere l'uso di melanzane, cicoria e puntarelle, che suscitano interesse ma non sanno come preparare nel miglior modo...

Prossimo impegno: la scadenza del 23 luglio, giorno di uscita del Carnevale della chimica, a cura di Franco Rosso, autore di Chimicare

• il #30 Carnevale della Chimica, ovvero l’edizione di luglio 2013, sarà ospitato per la prima volta dal blog Divulgazione Chimica , l’osservatorio partecipativo online nato all’inizio del 2012 con lo scopo di riportare le notizie relative alla divulgazione della chimica in Italia e nel mondo. Il tema del #30 Carnevale della Chimica insiste su quella che è in fondo la missione stessa del sito, ovvero riportare notizie relative alla divulgazione della chimica, con tuttavia una declinazione estera (ma non necessariamente esterofila) che è stata ben impacchettata nel titolo dell’edizione di luglio:

“Parlar di Chimica fuori porta: la divulgazione della chimica nel resto del mondo".

Ossido nitrico, gas e modulatore intercellulare

 L’edizione numero 28 del Carnevale della Chimica di maggio sarà pubblicata su Arte e Salute, blog della Dr.ssa Emanuela Zerbinatti, divulgatrice di scienza e amica degli animali, ospitato di recente su Chimicare.
IL tema di questo mese è “la chimica dei gas”. I gas ... "sono tra i primi argomenti di scienze che si insegnano ai corsi di qualunque livello. Gas è uno degli stati fondamentali della materia. Di gas ce n’è ovunque, siamo circondati. Ci camminiamo sopra ma, soprattutto, vi siamo immersi. Alcuni sono nocivi, altri decisamente tossici. Molti però sono benefici e alcuni addirittura fondamentali per noi e per tutti gli esseri viventi. Di più: il delicato equilibrio dell’ecosistema terrestre si regge su scambi di gas"...

In un post di due anni fa avevo trattato dell'anidride carbonica, e dei suoi effetti sulla fisiologia in condizioni di salute e in presenza di patologie varie.

L'azoto gassoso condivide somiglianze e proprietà comuni con l'ossigeno moelcolare, O₂, tra cui il legame forte con il gruppo prostetico "eme" delle emoglobine e leg-emoglobine (un tipo è presenti nei noduli delle leguminose), e con i gruppi ferro-zolfo delle proteine. L'ossido nitrico, NO, è una delle forme gassose a rilevanza fisiologica, le altre forme sono l'ossido nitroso, gas esilarante, ed il diossido di azoto, un gas più pesante dell'aria e di colore giallo marrone.

L'ossido nitrico è un radicale libero ed un importante gas-trasmettitore, coinvolto nella comunicazione tra cellule.

 L'azione dell'NO è dipendente dalla sua concentrazione,  e dal gradiente di produzione, oltre che dalla concentrazione di sostanze e proteine "sink", sequestranti, come il glutatione, le perossiredossine, i gruppi eme e gruppi ferro-zolfo. Per la presenza di queste molecole, la sua emivita è di 1-10 secondi, in vivo. Comunque, dopo avere sequestrato NO, queste proteine sono in grado di rilasciarlo al momento opportuno.

NO è prodotto localmente in quantità picomolari, e solo in certe condizioni arriva su scala nanomolare. NO produce la sua azione attraverso diversi meccanismi, modulando l'attività di proteine, enzimi, fattori di trascrizione (nitrosilazione di cisteine e tirosine),  modifica le vie di segnale di altri ormoni. E' implicato anche nella morte cellulare programmata, e nella necrosi fogliare per ridurre la propagazione di patogeni, grazie alla reazione tra NO e radicali ossigeno e ioni superossido, che danno luogo al perossinitrito.   

Ossido nitrico (NO), ossido di carbonio (CO), e  idrogeno (acido) sulfidrico (H2S), sono gas volatili attivi come messaggeri e gasotransmettitori,  sono permeabili  alle membrane cellulari, implicati nella relazione tra batteri del suolo e radici delle piante, nella reoglazioen della crescita radicale, nellle interazioni pianta-patogeno, nella rispsota agli stress abitoici e nella tolleranza alla siccità.

Le piante sono esposte alla sintesi di NO dai batteri del suolo. La produzione di NO è un aspetto degl istep ossidoriduttivi che spaziano da NH₄⁺ a NO₃^- nel ciclo dell'azoto. I  fattori che   influenzano la produzione di NO nel suolo sono la  temperatura, disponibilità di ossigeno l'umidità, il  pH del suolo e  lo stato dell'azoto, fattori che influenzano l'attività dei batteri nitrificanti e denitrificanti.

I batteri assimilano lo ione  nitrato, lo riducono a  nitrito (NO2⁻) in una reazione di riduzione a due elettroni.  L'accumulo di nitrito può essere dannosa se porta a formare tyroppo NO, nitric oxide, con effetti citotossici. il nitrito viene rimosso dal citoplasma grazie a pompe e trasportatori ionici,   oppure è ridotto a ione ammonio e azoto gassoso N₂ 

Nelle piante NO viene formato non-enzimaticamente nell 'apoplasto, ad ambiente acido, oppure enzimaticamente da diverse proteine ad attività enzimatica: la nitrato riduttasi,l'ossidasi alternativa nei mitocondri, la perosssidasi (tipica quella di rafano), la catalasi, la xantina ossido riduttasi, e un complesso enzimatico che vede coinvolte le poliammine.

Negli animali, i più studiati all'inizio sono stati i mammiferi, NO viene prodotto dalle ossido nitrico sintasi, cosntitutive, la NOS neuronale, che produce NO come neurotrasmettitore , e la NOS endoteliale, che produce NO megli onoto come fattore rilassante l'endotelio, scoeperta che ha dato lugo al premi oNobel nel 1998. La NOS inducibile, presente nei macrofagi, si comporta in maniera differente, non è sensibile alla concentrazioen del calcio, e produce quantità nanomolari di NO.

Il substrato utilizzato è l'arginina, insieme a ossigeno mlecolare, e la reazione di ossidoriduzione vede coinvolti NADPH, FAD, FMN, e Tetra-idrobiopterina. Viene prodotta  citrullina, e l'ossido nitrico. In circolo sono presenti concentrazioni significative di dimetil-arginina, che agisce da inibitore della sintesi di NO.

Nel mondo animale l'NO ha un'azione di secondo messaggero che nelle piante non è stata ancora evidenziate. Legandosi al gruppo ferro-zolfo della guanilato ciclasi solubile, attiva la sintesi di GMP ciclico, che amplifica la cascata del segnale che lo vede coinvolto.

L'NO ha un carattere duale, da Giano bifronte. A certe concentrazioni di NO è in grado di indurre o di sopprimere l'espressione della  iNOS nei macrofagi. Livelli bassi di NO da un lato, e molto bassi o molto elevati dall’altro, regolano aspetti fisiologici differenti, e gli effetti citoprotettici o citotossici. Nell’uomo, l’effetto benefice della produzione di NO è dimostrata dalla messa in commercio di farmaci NO-liberanti, la nitroglicerina (Trinitrin) per aiutare la circolazione coronarica nell’angina, il nipradilolo, βeta-bloccante che rilascia NO. Gli inibitori della ciclo-ossigenasi (antinfiammatori anti-COX) e donatori di NO (CINODs) sono oggi in trials clinici, pprodotti dall’azineda francese NicOx, come il naproxcinod (NO-naproxen, nitronaproxen) in fase III per il trattamento della  osteoartrite.

appunti di alimentazione

Recentemente sui social networks si discute su cosa sia scientificamente provato e cosa sia solo bufale o pregiudizi sulle diete, alimentazione non animale, veganismo e così via. Dario Bressanini ha centrato il fuoco sul perchè l'alimentazione animale fa più male dell'alimentazione vegetale, identificando alcuni componenti (colesterolo, grassi saturi) come dannosi al sistema cardiovascolare, rispetto ai grassi insaturi.

Farò mente locale a reminiscenze di Scienze dell'alimentazione, esame sostenuto nel 1976 a Torino, e a letture di ambito biologico per sintetizzare i pro e i contro sui modi sani di nutrizione  e su ciò che è solo moda o new age.

Già alcune buone letture sono state utili per una prima, generale sfarinatura sull'alimentazione. Steinbeck, in Pian della Tortilla, ci dice come una dieta complementare tra proteine del mais e proteine delle fave, riesce a fornire tutti gli amminoacidi essenziali, anche per chi non si può permettere la carne. Inoltre il mais lavorato a tortilla con acqua di calce, libera la nicotinammide (niacina, vitamina PP - previene pellagra) che nella preparazione della polenta rimane complessata e quindi non assorbibile, da cui l'avitaminosi e la pellagra nelle regioni del Nord Italia. Un fenomeno di ottimizzazione da due alimenti si osserva anche nella dieta italiana, per l'associazione tra pasta e formaggio, pizza e mozzarella. Gli amminoacidi forniti da questi due alimenti si complementano fornendo così tutti gli  amminoacidi essenziali ( non sintetizzabili dall'organismo).

Vitamine liposolubili.

Beta carotene, tocoferolo, vitamina A, e vitamina D sono fornite da particolari alimenti. Le prime due sono prevalenti nei vegetali, e sono usate anche come antiossidanti e addizionate in molti preparati industriali (anche non alimentari). La vitamina A e neuroprotettiva, è presente nel fegato, nella crusca dei cereali. Il beriberi prevalente negli orientali è provocato dalla brillatura del riso, che così privato di fibre e vitamina A non è adatto per una alimentazione esclusiva e monotona. Un problema opposto si osserva con l'eccesso di vitamina A, riscontrato negli esploratori polari. Le vitamine liposolubili si accumulano, per cui una alimentazione troppo ricca (fegato di orso  e animali polari) causava disfunzioni neurologiche.

La vitamina D viene sintetizzata a partire da preprovitamina D e steroli presenti anche nei funghi. L'azione dei raggi UV sulla pelle provvede al fabbisogno annuale nelle popolazioni esposte, ma oggi si tende ad un uso improprio di protezioni solari e a evitare l'esposizione (causa buco dell'ozono e aumento dei melanomi).

Anche l'alimentazione adatta facilita la lotta contro questa ipovitaminosi molto diffusa. Carne rossa,  soprattutto fegato, e alimenti arricchiti (uova di gallina alimentate con vitamina D, yogurth e succo d'arancia fortificati, latte in polvere arricchito per lattanti) sono le fonti per gruppi di popolazione in maggiore necessità (anziani,  giovani e donne in gravidanza). Le predisposizioni a cui si vuole ovviare riguardano sia l'osteoporosi, immunomodulazione, malattie autoimmuni, diabete e sistema cardiovascolare. La Sclerosi Multipla ha un elemento predisponente nell'ipovitaminosi D.

Dieta e calorie

l'alimentazione occidentale è squilibrata. Un eccesso di calorie da alimenti sbilanciati e da scarsa attività fisica  causa sia l'aumento di peso (obesità) che l'insorgenza di squilibri del metabolismo (il colesterolo ha un suo ciclo buono, di sintesi e di eliminazione, ma in persone predisposte e con la presenza di LDL e LDH in certe proporzioni agisce sulla restrizione del lume delle arterie).

100 gr di proteine per pasto sono consigliate, ma è difficile che ci si renda conto di quanto, troppo, riusciamo a mangiare (alimentazione frettolosa, abbondante, nevrotica) e 1800 calorie giornaliere. Considerato che 1 grammo di grasso fornisce più del doppio di calorie di proteine e carboidrati, un eccesso di grassi con i pasti è poco salutare. 

Chi consuma un galbanino a pasto, o 100 gr di  grana, emmental e formaggi duri, oltre a un primo e secondo,  o è un lottatore di sumo o un masochista (e si sa come i lottatori di sumo diventino malati e passino il resto della loro breve vita tra problemi metabolici vari).

il formaggio duro contiene il 40% di grassi, quindi 100 grammi forniscono 600 kilocalorie (360 kcalorie da grassi e 240 kcalorie (da 60 grammi di proteine).

Frutta e verdura, cereali integrali come protettori antitumore e favorenti la longevità

Quello che l'alimentazione animale non può fornire sono:

 le fibre (carboidrati complessi, non diabetogeni, alcuni fermentabili solo dalla microflora), i polifenoli (antiossidanti, antitumorali, ecc...), e composti ad azione specifica (sulforafano: attivatore delle vie di segnale e di fattori di trascrizione coinvolti della detossificazione)

gli acidi grassi insaturi (olio extravergine) e poliinsaturi omega-3 (semi, pesce azzurro) e omega-6 (olio di germe di grano, semi di lino)

Inoltre, una alimentazione composta, dà luogo ad una digestione lunga, quindi ad un senso di sazietà maggiore. Anche questo promuove una dieta equilibrata e non esagerata.

In conclusione, la dieta mediterranea è una alimentazione senza divieti, in cui la carne è presente un giorno alla settimana, il pesce due volte o più, e una vasta gamma di frutta e verdura, comprese le noci, mandorle, e le farine integrali forniscono gli elementi base per una vita longeva. Non dimentichiamoci del sapore della pasta fatta in casa con farina integrale, il grosso (non per forza la crusca), orecchiette e pizzarieddhi grigi, dal sapore originale e nutriente

Infine, alcuni composti che introduciamo in eccesso con le carni rosse vengono metabolizzati o trasformati dalla flora microbica in composti tossici, come nel caso della colina metabolizzata a trimetilammina-N-ossido

A major dietary source of choline provided in abundance by egg yolks and meat can, after conversion by intestinal bacteria, raise plasma levels of trimethylamine-N-oxide (TMAO), suggests a report published this week[1]. It also supports earlier evidence that circulating TMAO is proatherogenic and may have potential as a biomarker of later cardiovascular risk.

The new study, actually a pair of prospective clinical studies, complement each other by establishing dietary phosphatidylcholine metabolism by gut flora as a source of circulating TMAO and TMAO levels as predictors of death, MI, and stroke "independent of traditional risk factors, even in low-risk cohorts," according to the authors, led by Dr WH Wilson Tang (Cleveland Clinic, OH).
Their work is detailed in the April 25, 2013 issue of the New England Journal of Medicine. If it sounds familiar, it may be because the same research team published strikingly similar findings two weeks ago in the journal Nature Medicine [2], but naming dietary carnitine--also prevalent in red meat--as an ultimate source of TMAO released by intestinal microbiotia.

La chimica del Priming

Il Carnevale della Chimica n. 26 è in uscita in 23 marzo sul blog di Teresa Celestino "Pensieri in provetta",  si parlerà di “Chimica della difesa”, e dei meccanismi molecolari e sistemi di segnale utilizzati per fronteggiare agenti esterni dannosi per la salute dell’organismo, nell'uomo, nel mondo animale e nelle piante.

In questo post tratterò di ormoni vegetali, uno dei temi del mio lavoro di ricerca sulle piante, di meccanismi di riconoscimento di prodotti estranei (proteine e polisaccaridi) di funghi, batteri e virus (stress biotici),  dal rilevamento dell'ospite fino allo scatenamento di una risposta efficace e di segnali di memoria nelle piante.

L'acido jasmonico, estratto per la prima volta da arbusti di gelsomino (da cui il nome) e presente in altre specie di piante,   è un ormone vegetale 

Sintetizzato a partire dall'acido linoleico (tramite lipossigenasi, allene ossido sintasi e allene ossido ciclasi, e acido ossifitodienoico riduttasi), è implicato tra l'altro nella difesa contro stress fisici (ferite), chimici (ozono) e biotici (insetti, funghi,  e batteri patogenici e avirulenti). La sua presenza comporta la sintesi di proteine quali: difensina, tionina e chitinasi, che determinano la resistenza sistemica indotta (ISR). L'acido jasmonico ed alcuni suoi derivati (jasmonato di metile, MeJA), sono utilizzati come elicitori, ossia agenti in grado di indurre nelle piante,  la produzione di metaboliti secondari implicati nella difesa chimica, e la modificazione della parete cellulare (deposizione di callosio e pectina).

La memoria epigenetica (da una generazione alle altre) mediata dagli ormoni passa attraverso la metilazione del DNA, la trascrizione di RNA non codificante (small RNA, ncRNA), e la modificazione psot-traduzionale degli istoni.

Il metil-jasmonato è un composto volatile, che penetra la membrana, produce l'effetto tipico dell'acido jasmonico, ed è usato come iniziatore chimico della risposta jasmonato-mediata. Il derivato dell'acido jasmonico che è attivo nella pianta è il suo coniugato con un amminoacido, jasmonoil-isoleucina (JA-Ile). Il JA-Ile si lega ed è riconosciuto dal complesso SCF, formato da una proteina F-box a da COI1, il recettore di JA-Ile, una E3 ubiquitina ligasi, che trasferisce ubiquitina sul F-box e la destina alla degradazione proteolitica. Questo segnale permette la liberazione del fattore di trascrizione MYC, che è il vero effettore e media l'azione del jasmonato aumentando l'espressione di vari prodotti genici (defensine, inibitori di proteine, ecc..). 

La coronatina è una fitotossina prodotta da batteri Pseudomonas syringae, che mimica il JA-Ile e la sua azione su COI.  E' coinvolta nella riapertura degli stomi  dopo che questi sono stati chiusi in risposta al segnale della piante che ha sentito la presenza batterica ed interferisce cn le risposte  mediate da un altro ormone, l'acido salicilico, in seguito all'infezione. 

Wounding: la ferita da insetti stimola la produzione di VOCs, composti volatili (terpeni, aldeidi) che attraggono insetti antagonisti

Acido salicilico (SA)

SA è conivolto nella propagazione del segnale tra i veri tessuti, e media  la difesa contro i patogeni, inducendo la sintesi di proteine PRP

(pathogenesis-related proteins), ed è  coinvolto nell'instaurarsi della resistenza sistemica acquisita (SAR)

Il segnale è in grado di trasferirsi alle piante vicine, mediato dall'estere volatile metil salicilato.

Sistemina

Nel 1991, è stato scoperto un peptide di 18 amminoacidi ricco in idrossiprolina che è un segnale mobile nelle foglie del pomodoro, che induce proteine come gli inibitori di proteasi  (PIs) in risposta al wounding, la percezione delle ferite.  Questo peptide nelle Solanceae è idrossilato e glicosilato. Nel 2006, è stato isolato un altro peptide, AtPEP1, di 23 amminoacidi che attiva i componenti della risposta immune,. privo di idrossilazione e glicosilazione.  La sistemina è il mediatore della risposta all'acido salicilico.

La risposta ipersensibile (HR)  è la prima fase localizzata dell'attacco patogeno, spesso viene seguita da un evento necrotico localizzato che serve a contenere la diffusione del patogeno.

JA) e  etilene (ET) giocano un ruolo importante nella risposta allo stress biotico da patogeni necrotropi, le loro vie di segnale sono sinergiche e confluiscono su una classe di fattori di trascrizione che rispondono a entrambi gli ormoni, Apetala/etilene responsive element factor, o AP/ERF. Questi fattori di trascrizione riconoscono nei promotori target le sequenze GCCGCC, nei geni inducibili PR (patogenesis related).

Elementi che scatenano il riconoscimento di un organismo estraneo sono i PAMP ossia pathogen-associated molecular pattern, come il flagello  ed il Recettore della flagellina, i polisaccaridi fungini, chitina e galattomannani e il loro recettore, LPS, peptidoglicani, eccetera.

I recettori per questi elementi estranei sono composti da una parte extracellulare LRR (Leucine rich repeat) ed una intracellulare (Receptor like kinase), oppure quelli del tipo NBS-LRK. LA regione LRR è importante nel sensing immunitario in tutti gli organismi, è prsente anche nei pesci, come la lampreda, è fornisce una ipervariabilità di combinazioni simile agli anticorpi, nel senso che sono in grado di formare n-tipi di strutture adattabili ad n-tipi di antigeni.

PAMP e immunità scatenata da PAMP (PTI) 

Le piante rispondono a questi PAMP mediante Proteine PR i resistenza alla malattia.    Il segnale dato da SA ferma la crescita e stimola la risposta  immune.  Gran parte dei geni indotti da SA  ano sotto il controllo di NPR1. NPR1 normalmente è presente come oligomero collegato da ponti disolfuro nel citoplasma. In seguito ad SA, gli oligomeri NPR1 vengono liberati dall’azione dei riducenti intracellulari. NPR1 si lega direttamente ad SA mediante gruppo prostetico (ioni rame) con due residui di cisteina.
 

AFM: actinomycorriza, funghi e batteri associati, sono spesso simbionti (collaborazione benefica per entrambi i partners) in molte piante hanno un effetto benefico sull'adattamento a stress biotici ad abiotici (siccità, sale, caldo, freddo e ioni tossici).

Questi microrganismi producono ormoni (etilene, acido jasmonico, auxine, acido abscissico) sostanze patogen oantagoniste, e composti chimici che influenzano l'attvità romonale dell'etilene, delle citokinine, gibberelline, acido salicilico, ecc...

• In P. indica, a component in the exudates of the fungal hyphae was found to induce root growth (Fassner 2012). Ethylene-responsive genes are repressed in P. indica-colonised barley roots (Schäfer et al. 2009). Considering that some rhizobacteria produce enzymes that degrade ethylene, the P. indica compound seems to inhibit ethylene signalling

Un effetto benefico è stato scoperto dall'applicazione di un amminoacido non naturale, l'acido D-betaamminobutirrico (BABA, enantiomero specifico).

• BABA not only mimics SAR-related priming by potentiating SA-inducible defences, but also primes pathogen-induced deposition of callose-containing papillae, which functions independently of SA and JA, but requires intact biosynthesis and perception of the plant hormone abscisic acid (ABA)

Il priming, o precondizionamento dei tessuti per una efficiente attivazione dei meccanismi di difesa,  si avvale o di composti mimetici di ormoni, o di sostanze che influenzano la sintesi o il catabolismo degli ormoni stessi.

Il Bion (Syengenta) è un prodotto commerciale analogo dell'acido salicilico. il cis-3-hexenyl-acetate (Z-3-6:AC) aumenta la sintesi di acido jasmonico ed è usato per indurre priming nel mais.

Il probenazolo è stato studiato nel priming nel riso. N altro interessante composto efficace nel priming è l'acido 4-clorobenzoico e la sua azione sul recettore dell'acido salicilico.

• Immune-priming chemicals such as probenazole help protect rice against infection, but leave other critical crops vulnerable. Pretreatments increased the accumulation of endogenous SA, but reduced its metabolite, SA-O-β-D-glucoside. Inducing compounds inhibited two SA glucosyltransferases (SAGTs) in vitro.
• ImprimatinC1 acts as a functional analogue of SA, but only partially mimics SA action.
• ImprimatinC1 confers disease resistance to Arabidopsis plants,  did not induce cell death without pathogen challenge.
• the synthetic auxin sirtinol also contains an imine bond and is hydrolysed after incorporation into cells. One of its metabolites, 2-hydroxy-1-naphthaldehyde (HNA), can then be catabolised by a moco-containing aldehyde oxidase to become the active molecule 2-hydroxy-1-naphthoic acid (HNC)
• imprimatinC1 may be broken into two smaller molecules and that 4-chlorobenzoic acid (4-CBA) might function as the active core of imprimatinC1. To test this possibility, we investigated whether 4-CBA can function as an immune potentiator
• Unlike imprimatinA and B, which target SA metabolism, imprimatinC compounds exhibit weak SA-analogous activity and induce the expression of defence genes independent of pathogen challenge. 

1.        Noutoshi, Y., Jikumaru, Y., Kamiya, Y. & Shirasu, K. ImprimatinC1, a novel plant immune-priming compound, functions as a partial agonist of salicylic acid. Scientific Reports 2, 705 (2012).