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LUGLIO-AGOSTO 2015
Automazione Oggi 383
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duce cellulosa legando tra loro semplici unità di glucosio per formare catene, che vengono
poi raggruppate per formare delle fibre. Queste fibre si avvolgono quindi intorno alla cellula
come principale componente della parete cellulare della pianta, conferendo rigidità, flessibi-
lità e protezione dalle sollecitazioni interne ed esterne. Finora la descrizione dettagliata della
struttura delle pareti cellulari delle piante aveva rappresentato una sfida per gli scienziati, a
causa della complessità del lavoro e della natura invasiva delle metodiche fisiche tradizio-
nali, che spesso danneggiano le cellule vegetali. “Si tratta di un progetto pionieristico, con il
quale mettiamo a frutto la competenza di IBM Research nella biologia computazionale, nei
big data e nella smarter agriculture in un progetto scientifico australiano su grande scala,
in collaborazione con alcune delle menti più brillanti in questo campo. Siamo entusiasti
sostenitori della Victorian Life Sciences Computation Initiative e siamomolto felici di vedere
l’impatto scientifico che questo lavoro sta avendo” ha commentato JohnWagner, manager
of Computational Sciences, IBM Research Australia. Utilizzando il supercomputer IBM Blue
Gene/Q alla VLSCI, nota come Avoca, gli scienziati sono riusciti a eseguire i quadrilioni di
calcoli necessari per modellare i movimenti degli atomi di cellulosa. La ricerca dimostra che,
nella struttura della cellulosa, sono presenti tra 18 e 24 catene all’interno di unamicrofibrilla
elementare, molte meno delle 36 catene che si ipotizzavano in precedenza. “La cellulosa è
una parte vitale della struttura della pianta, ma non se ne conosce ancora pienamente la sin-
tesi” spiega Monika Doblin, Research Fellow & Deputy Node leader presso la School of Bio-
Sciences dell’Università di Melbourne. “È molto difficile lavorare sulla sintesi della cellulosa
in vitro, perché una volta aperte le cellule vegetali la maggior parte dell’attività enzimatica
va perduta; dovevamo quindi trovare altri approcci per studiarne la composizione. Grazie
alla competenza di IBMnella modellazionemolecolare e alla potenza computazionale della
VLSCI, siamo riusciti a creare modelli della parete cellulare della pianta a livello molecolare,
che consentiranno di approfondire enormemente la conoscenza sulla formazione della cel-
lulosa”. “Le pareti cellulari delle piante rappresentano la prima barriera ai patogeni respon-
sabili delle malattie. Anche se non comprendiamo appieno la via molecolare dell’infezione
da patogeni e la risposta della pianta, stiamo esplorando i modi per manipolare la composi-
zione della parete al fine di renderla più resistente allemalattie” spiega Daniel Oehme di IBM
Research. Il lavoro è stato svolto dai biologi del Centre of Excellence in Plant Cell Walls del
consiglio delle ricerche australiano (Australian Research Council, ARC) all’interno delle Uni-
versità di Melbourne e del Queensland, in partnership con IBM Research Collaboratory for
Life Sciences. Ospitato presso la Victorian Life Sciences Computation Initiative dell’Università
di Melbourne, il Collaboratory permette ai ricercatori di IBMe dell’ateneo di lavorare fianco a
fianco sulla ricerca nei campi della medicina e della biologia computazionale.
li scienziati di IBM Research e delle Univer-
sità di Melbourne e del Queensland hanno
compiuto un passo avanti nell’identifica-
zione della nanostruttura della cellulosa, la
componente strutturale di base delle pareti
cellulari delle piante. Sfruttando la potenza
del supercomputing di IBM, i ricercatori
sono riusciti a modellare la struttura e la di-
namica della cellulosa a livello molecolare.
Le informazioni derivate potrebbero aprire
la strada a varietà di colture più resistenti
alle malattie e aumentare la sostenibilità
dell’industria della polpa, della carta e fibra
- uno dei principali impieghi della cellulosa.
Il lavoro, descritto in un recente articolo
scientifico pubblicato su Plant Physiology,
rappresenta un passo avanti significativo
nella comprensione della biosintesi della
cellulosa e delle modalità di assemblaggio
e funzionamento delle pareti cellulari delle
piante. La ricerca fa parte di un programma
a più lungo termine, nell’ambito della Vic-
torian Life Sciences Computation Initiative
(VLSCI), finalizzato allo sviluppo di un mo-
dello in 3D simulato al computer dell’intera
parete cellulare delle piante. La cellulosa
rappresenta uno dei composti organici più
abbondanti sulla terra, con una quantità
prodotta dalle piante ogni anno stimata in
180 miliardi di tonnellate. Una pianta pro-
G
AO
AUTOMAZIONE domani
Studi computazionali
svelano i segreti
della cellulosa
Fonte: www.pixabay.com
John Wagner
, manager of Computational Sciences, IBM Research Australia
Monika Doblin
, Research Fellow & Deputy Node leader