Uno studio scopre che gli acini d'uva riorganizzano le difese antiossidanti durante la maturazione

Uno studio pubblicato lunedì su OENO One riferisce che gli acini d'uva gestiscono la maturazione attraverso un sistema antiossidante in evoluzione che aiuta a controllare le specie reattive dell'ossigeno, o ROS, mentre il frutto matura. Il lavoro offre uno sguardo dettagliato su come cambia il metabolismo redox lungo lo sviluppo dell'acino e potrebbe aiutare ricercatori e viticoltori a comprendere meglio come l'uva mantenga la funzionalità dei tessuti e la qualità del frutto durante un periodo di intensa attività metabolica.

La ricerca è stata guidata da Luan C. Corrêa, Eduardo Monteiro, Roberta P. da Paschoa, Rodrigo R. R. F. Lucas, Vanildo Silveira e Ricardo Bressan-Smith. Si è concentrata su Niagara Rosada, una cultivar da tavola descritta nell'articolo come un ibrido di Vitis labrusca e Vitis vinifera ampiamente coltivato in Brasile. Gli autori hanno combinato proteomica quantitativa e test di attività enzimatica per esaminare il mesocarpo, la parte interna carnosa dell'acino, durante le fasi chiave della maturazione.

È noto che la maturazione dei frutti carnosi comporta grandi cambiamenti nell'accumulo di zuccheri, nel calo dell'acidità, nella segnalazione ormonale e nel rimodellamento della parete cellulare. Questi processi aumentano l'attività respiratoria e altre reazioni redox, che a loro volta generano ROS come sottoprodotti del normale metabolismo aerobico. In eccesso, le ROS possono danneggiare proteine, lipidi e acidi nucleici. Ma a livelli controllati agiscono anche come segnali che aiutano a regolare lo sviluppo.

Il nuovo studio mirava a verificare se gli acini d'uva limitino il danno ossidativo durante la maturazione regolando sia gli enzimi scavenger delle ROS sia le vie che generano NADPH, una molecola necessaria per diversi sistemi di detossificazione. Secondo l'articolo, i risultati sostengono questa ipotesi.

Il team ha identificato 1.434 proteine nei campioni di mesocarpo dell'acino, e 956 di esse, pari al 67%, hanno mostrato un accumulo differenziale nelle varie fasi di sviluppo. L'analisi di arricchimento funzionale ha rilevato che i processi antiossidanti erano particolarmente rilevanti, anche se il dataset includeva anche proteine legate al metabolismo energetico, al metabolismo ormonale, al turnover proteico, al metabolismo secondario e alle risposte allo stress.

Il pattern è cambiato nel tempo. Le fasi iniziali erano caratterizzate da un maggiore accumulo di proteine fotosintetiche e legate all'energia. Le fasi successive mostravano un maggiore accumulo di proteine antiossidanti e correlate allo stress. Gli autori affermano che ciò indica una riprogrammazione del proteoma dell'acino dipendente dalla fase, man mano che la maturazione avanza.

I saggi enzimatici hanno confermato questo quadro più ampio. La catalasi ha mostrato quello che i ricercatori descrivono come un profilo bifasico nel corso dello sviluppo. La superossido dismutasi ha raggiunto la sua massima attività nelle fasi finali della maturazione. L'attività della perossidasi è diminuita progressivamente. Anche la glutatione reduttasi e la glutatione perossidasi sono cambiate a seconda della fase, rafforzando il ruolo delle vie di detossificazione dipendenti dal NADPH nel mantenimento dell'equilibrio ossidativo.

Pur in presenza di segnali di una maggiore attività legata alle ROS, lo studio non ha trovato evidenze di una grave rottura dei tessuti nel mesocarpo. Le misurazioni della fuoriuscita di fosfato inorganico e della perossidazione lipidica hanno suggerito cambiamenti ossidativi moderati associati alle membrane, piuttosto che un'estesa degenerazione cellulare. In termini pratici, i risultati indicano che gli acini possono sostenere un metabolismo attivo durante la maturazione senza una diffusa perdita di integrità cellulare.

Gli esperimenti sono stati condotti su uve coltivate a São Fidélis, nello stato di Rio de Janeiro, in Brasile, in un vigneto impiantato nel 2006. Le viti erano innestate sul portinnesto IAC-572 e allevate a pergola. I campioni proteomici provenivano da un ciclo vegetativo da ottobre a dicembre 2022, mentre i saggi di attività enzimatica sono stati condotti su frutti di un altro ciclo, da febbraio a giugno 2023.

Il campionamento ha seguito il sistema E-L modificato usato in viticoltura per classificare lo sviluppo dell'uva. I ricercatori hanno esaminato gli acini nelle fasi pre-veraison, veraison e sovramatura per l'analisi proteomica, con un'ulteriore fase post-raccolta utilizzata solo per i saggi enzimatici. Per ogni replica proteomica, il tessuto del mesocarpo di cinque acini prelevati da diversi gruppi di grappoli è stato riunito dopo la rimozione di bucce e vinaccioli.

L'articolo colloca i risultati in una questione più ampia della biologia vegetale: come i frutti preservino l'equilibrio redox mentre attraversano rapidi cambiamenti biochimici. L'uva è considerata un modello utile perché è un frutto non climaterico, il che significa che la sua maturazione dipende meno da un picco guidato dall'etilene che da cambiamenti coordinati di zuccheri, ormoni e vie di segnalazione. Studi precedenti avevano collegato enzimi antiossidanti come catalasi e superossido dismutasi allo sviluppo dell'acino o all'esposizione a stress, ma molti si erano concentrati sul tessuto della buccia, su singoli enzimi o sull'espressione genica piuttosto che sull'accumulo proteico e sulla funzione enzimatica insieme.

Integrando i dati proteomici con i saggi biochimici, gli autori sostengono che il loro lavoro offra un quadro più completo per comprendere la regolazione redox nel mesocarpo dell'acino d'uva. Descrivono questa regolazione come una caratteristica centrale dello sviluppo dell'acino che sostiene la funzionalità del mesocarpo e la qualità del frutto.

Questo conta oltre la fisiologia vegetale. Poiché la composizione dell'uva al momento della maturazione determina la qualità e la stabilità del vino, un quadro più chiaro di come gli acini controllino lo stress ossidativo potrebbe in futuro aiutare a orientare la gestione del vigneto in condizioni di caldo o di altri stress che influenzano la chimica del frutto. Lo studio non testa direttamente gli esiti enologici, ma offre una base molecolare per future ricerche su come l'equilibrio redox durante la maturazione possa influenzare la materia prima utilizzata per le bevande.

L'articolo è stato ricevuto dalla rivista il 31 ottobre 2025, accettato il 12 giugno e pubblicato il 29 giugno nel Volume 60, Numero 2 di OENO One.