Identificazione di PavUGT48, enzima coinvolto nella colorazione e qualità del ciliegio

Un recente studio, condotto da un team di ricercatori cinesi, ha identificato e caratterizzato un nuovo gene della famiglia delle UDP-glicosiltransferasi (UGT) nel ciliegio dolce, denominato PavUGT48.

L’enzima prodotto si distingue per una duplice funzione metabolica, poiché partecipa sia alla biosintesi delle antocianine, responsabili della colorazione rossa dei frutti, sia alla formazione dell’amigdalina, un composto tipico delle drupacee.

I risultati ottenuti forniscono prospettive interessanti per il miglioramento genetico e qualitativo delle ciliegie dolci, grazie alla possibilità di impiegare marcatori molecolari nella selezione di nuove varietà ad elevata qualità estetica e nutrizionale.

Ruolo delle UGT nel ciliegio

Le UGT sono enzimi essenziali nei processi di sviluppo e maturazione dei frutti, in quanto catalizzano il trasferimento degli zuccheri a numerose molecole secondarie, modificandone solubilità, stabilità e attività biologica.

Nel caso specifico del ciliegio, fino ad oggi il ruolo delle UGT era stato associato principalmente alla colorazione dei frutti tramite la glicosilazione delle antocianidine.

Tuttavia, lo studio ha individuato una nuova UGT con una funzione più ampia e complessa.

Identificazione del gene PavUGT48

Attraverso un’analisi trascrittomica condotta su frutti bicolori (metà rossi e metà verdi) della cultivar “C1”(“Caihong”ד2121”), i ricercatori hanno identificato un gene fortemente espresso nella parte rossa del frutto, inizialmente denominato FUN_010084 e successivamente rinominato PavUGT48.

Nel genoma del ciliegio sono stati complessivamente individuati 187 geni della famiglia UGT, ma PavUGT48 si è distinto per la sua stretta correlazione con la colorazione del frutto e per una significativa omologia funzionale con enzimi analoghi di altre specie frutticole.

Le analisi di espressione hanno evidenziato che PavUGT48 aumenta progressivamente durante lo sviluppo dei frutti in cultivar con diversa pigmentazione (“Rainier”, “Lapins” e “Bigarreau Dragon”), raggiungendo i livelli più elevati nei frutti maturi.

Funzione dell'enzima

Le prove funzionali in vitro hanno dimostrato che l’enzima catalizza la conversione della cianidina in cianidina-3-O-glucoside, utilizzando UDP-glucosio come donatore di zucchero.

Questo processo è alla base della formazione del colore rosso brillante caratteristico delle ciliegie dolci.

Parallelamente, PavUGT48 è stato in grado di trasformare la prunasina in amigdalina, evidenziando una notevole versatilità catalitica.

Le reazioni avvengono efficacemente in condizioni neutre o leggermente alcaline (pH 7–8), mentre risultano inattive in ambiente acido.

Ulteriori esperimenti di espressione transiente condotti su frutti della cultivar “Rainier” hanno confermato la funzione biologica del gene: l’over-espressione di PavUGT48 ha intensificato la colorazione e aumentato i livelli di cianidina-3-O-glucoside e di amigdalina, mentre il suo silenziamento ha prodotto l’effetto opposto.

Prospettive future

Questi risultati indicano che l’enzima svolge un ruolo diretto nel controllo della pigmentazione e nel metabolismo dei glucosidi cianogenici.

La scoperta di PavUGT48 offre interessanti prospettive per il miglioramento qualitativo del ciliegio dolce.

La possibilità di modulare l’attività di questo gene potrebbe consentire di ottimizzare la colorazione dei frutti, fattore chiave per il loro valore commerciale, ma anche di regolare la sintesi di metaboliti secondari, come l’amigdalina, che influiscono sul profilo biochimico e sensoriale.

Inoltre, l’identificazione di enzimi con duplice specificità catalitica apre la strada a nuove strategie di selezione varietale orientate verso cultivar ad alto contenuto di antocianine o con caratteristiche nutraceutiche migliorate.

In conclusione, PavUGT48 è il primo caso documentato di UDP-glicosiltransferasi del ciliegio dolce con doppia attività, su antocianine e amigdalina, e costituisce un nuovo tassello della comprensione dei meccanismi molecolari che regolano la colorazione e la qualità dei frutti.

Fonte: Feng, C., Guo, Q., Wu, C., Wang, J., Zhang, X., Yan, G., Zhou, Y., Wang, W., Xue, Z., Zhang, K., & Duan, X. (2025). Identification and characteristic analysis of PavUGT48 as a novel UDP- glycosyltransferase with dual functions on anthocyanin and amygdalin biosynthesis in sweet cherry. International Journal of Biological Macromolecules, 309, 143062. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143062 

Fonte immagine: SL Fruit Service

Andrea Giovannini
Università di Bologna

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