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18 Maggio 2023

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L'Astragalo (Astragalus membranaceus), appartenente alla famiglia delle Leguminose, è una delle più importanti piante medicinali in tutto il mondo. Le radici essiccate di Astragalus membranaceus, usate nella medicina tradizionale cinese, hanno una vasta gamma di effetti farmacologici. Gli estratti delle radici vengono infatti usati come adiuvanti nelle terapie antitumorali per l'attenuazione della migrazione e dell'invasione delle cellule tumorali e nel miglioramento della chemiosensibilità di farmaci chemioterapici. Vengono usati nel trattamento del diabete, per la neuroprotezione e la protezione del fegato, grazie alle proprietà antiossidanti, antinfiammatorie, anti-apoptotiche e, soprattutto al ruolo che rivestono nel mantenimento dell'efficienza del sistema immunitario.

Questi effetti sono dovuti principalmente alla presenza di composti bioattivi, specialmente saponine, polisaccaridi e flavonoidi. Tra le saponine di Astragalo sono stati identificati più di 40 costituenti dei quali l'Astragaloside IV è il composto principale. Negli ultimi decenni, le analisi molecolari, la farmacocinetica e le azioni farmacologiche dell'Astragaloside IV sono state ampiamente studiate, facilitandone enormemente l'uso clinico (Zhang et al. 2020).

Una ulteriore facilitazione per le future applicazioni mediche dell'Astragalo potrebbe provenire dal recente sequenziamento del genoma di Astragalus membranaceus var. mongholicus (AMM) (Chen et al. 2023). Secondo gli autori di questa ricerca, l'identificazione dei geni che codificano gli enzimi chiave della biosintesi dei composti attivi di AMM sarebbe utile per chiarirne i meccanismi biosintetici a livello molecolare e getterebbe una base teorica per la loro sintesi artificiale in futuro.

A questo scopo, utilizzando campioni di Astragalo selvatico delle montagne Taihang nella Cina settentrionale, gli autori di questo studio hanno riportato il primo genoma di riferimento su scala cromosomica comprendente nove pseudo-cromosomi con una dimensione totale di 1,47 Gigabasi e 27.868 geni codificanti proteine. Il sequenziamento è stato eseguito mediante combinazione di sequenziamento Illumina, sequenziamento PacBio e tecnologia Hi-C ("Chromosome conformation capture techniques", per lo studio dell'organizzazione tridimensionale della cromatina). L'analisi genomica comparativa ha permesso di determinare la posizione filogenetica di Astragalo nell'ambito delle Leguminose (Papilionacee) con le quali ha condiviso un evento di duplicazione dell'intero genoma (WGD). L'elevata dimensione del genoma è dovuta alla presenza di sequenze ripetute, soprattutto retrotrasposoni LTR (Long Terminal Repeats) differenziatesi 0,13 milioni di anni fa e all'espansione di diverse famiglie geniche. L'annotazione funzionale ha permesso di identificare 53 e 72 geni candidati rispettivamente per la biosintesi dei triterpeni e dei flavonoidi con elevati livelli di espressione nelle radici. Ulteriori analisi hanno rivelato che la duplicazione in tandem ha svolto un ruolo chiave nell'espansione delle super famiglie a cui questi geni appartengono tra cui le famiglie geniche CYP450 (citocromo ossidasi), UGT (glucosiltransferasi) e OSC (ossidosqualene ciclasi) rappresentanti i nodi chiave di queste vie biosintetiche.

L'aumento del numero di copie di questi geni può dunque spiegare l'abbondanza e la diversità di triterpenoidi e flavonoidi di questa pianta. Nel complesso, le informazioni che derivano dal sequenziamento del genoma di Astragalo offrono importanti spunti per una serie di aspetti, dalla possibilità di effettuare il miglioramento genetico di questa pianta mediante selezione assistita da marcatori (MAS), alla possibilità di effettuare l'editing del genoma e alla opportunità di una approfondita caratterizzazione dei meccanismi molecolari alla base della diversità chimica dei composti bioattivi che la contraddistinguono.

Chen, Y., Fang, T., Su, H., Duan, S., Ma, R., Wang, P., ... & Dong, X. (2023). A reference-grade genome assembly for Astragalus mongholicus and insights into the biosynthesis and high accumulation of triterpenoids and flavonoids in its roots. Plant Communications, 4(2).
Zhang, J., Wu, C., Gao, L., Du, G., & Qin, X. (2020). Astragaloside IV derived from Astragalus membranaceus: a research review on the pharmacological effects. Advances in Pharmacology, 87, 89-112.

Patrizia Bogani
Università di Firenze

TAG: PIANTE MEDICINALI, MEDICINA TRADIZIONALE CINESE