La mancanza, fino a poco tempo fa, del completo sequenziamento del genoma dell’avena ha ostacolato gli sforzi per decifrare la sua complessa storia evolutiva e le sue dinamiche geniche ma, grazie a un lavoro di ricerca recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, per la prima volta è stato presentato un genoma di riferimento di alta qualità, presentando al contempo diverse prove a sostegno della sicurezza dell’avena nelle diete prive di glutine.
Avena: storia e caratteristiche del cereale
L’avena (Avena sativa L.) è un cereale che si pensa sia stato addomesticato più di 3.000 anni fa, mentre cresceva come pianta infestante nei campi di grano, farro e orzo in Anatolia. È un membro delle Poaceae, una famiglia di graminacee di importanza economica che comprende grano, riso, orzo, miglio comune, mais, sorgo e canna da zucchero.
Le specie di Avena esistono in natura come diploidi, tetraploidi ed esaploidi e presentano la massima diversità genetica intorno al Mediterraneo, al Medio Oriente, alle Isole Canarie e all’Himalaya. Attualmente, è una coltura globale con una produzione che si colloca al settimo posto tra i cereali.
Rispetto ad altri cereali, la coltivazione dell’avena richiede meno trattamenti con insetticidi, fungicidi o fertilizzanti.
L’avena integrale è una fonte di antiossidanti, acidi grassi polinsaturi, proteine e fibre alimentari come il β-glucano, importante per la risposta glicemica post-prandiale e per la prevenzione delle malattie cardiovascolari. Inoltre, diversamente da cereali come il grano, l’orzo e la segale che conservano elevate quantità di proteine del glutine nei loro chicchi, l’avena conserva proteine globulari nei chicchi, mostrando il suo potenziale come possibile alimento parte dell’alimentazione quotidiana nei soggetti che necessitano di seguire una dieta senza glutine.
Avena: sequenziamento del genoma e ruolo nell’alimentazione gluten-free
Il team di ricerca internazionale che ha lavorato a questo studio, è riuscito a portare a termine un progetto complesso e ambizioso, sequenziando come anticipato per la prima volta l’intero genoma dell’avena, per un totale di circa 80mila geni distinti in due set cromosomici. Oltre a aver identificato le specifiche motivazioni per cui l’avena presenta un elevato contenuto in β-glucani (fibre solubili presenti note per ridurre il colesterolo nel sangue e la risposta glicemica post-prandiale), la codifica genetica ha portato a identificare le proteine di conservazione dell’avena e il loro rapporto rispetto alla salute umana, con focus sull’alimentazione nelle diete gluten free. A tal proposito, è emerso che le globuline dell’avena costituiscono il 75-80% del contenuto proteico del cereale, mentre le prolamine (avenine) rappresentano circa il 10-15%. Queste ultime sono ritenute responsabili di scatenare la celiachia, le allergie alimentari e l’asma del panificatore.
Le avenine e le globuline dell’avena hanno mostrato tendenze opposte rispetto ai loro omologhi del frumento per quanto riguarda il numero di copie geniche, la lunghezza delle proteine e l’arricchimento in residui di glutammina e asparagina che fungono da deposito di azoto; insieme a ciò, sono state evidenziate marcate differenze nei siti di legame dei fattori di trascrizione specifici per la risposta ai nitrati, il che contribuirebbe al ruolo primario delle globuline dell’avena nell’immagazzinamento dell’azoto. Questi sono solo alcuni dei risultati che confermano che l’organizzazione genomica, le caratteristiche di sequenza e i modelli di espressione delle proteine di immagazzinamento dell’avena presentano maggiori somiglianze con il riso e le piante dicotiledoni rispetto al grano e agli altri cereali ricchi di glutine. Inoltre, lo studio ha mappato gli epitopi delle cellule T associati alla celiachia sulle avenine dell’avena e li ha confrontati con gli epitopi delle cellule T delle prolamine del frumento e dell’orzo. I risultati hanno mostrato che solo un sottoinsieme di proteine avenine codificate conteneva regioni immuno-reattive associate alla celiachia, rispetto all’alta prevalenza riscontrata nel grano o nell’orzo.
Nel complesso, quindi, il basso numero di copie di geni che codificano epitopi della celiachia, la bassa frequenza di epitopi di cellule T rilevati nella sequenza proteica, la scarsa presenza di altre proteine altamente immunogene, la proporzione di avenine all’interno della proteina totale dell’avena e l’immunogenicità relativa degli epitopi delle avenine sono tutti elementi che supportano l’inclusione dell’avena nelle diete senza glutine.
- Kamal, N., Tsardakas Renhuldt, N., Bentzer, J., Gundlach, H., Haberer, G., Juhász, A., … & Sirijovski, N. (2022). The mosaic oat genome gives insights into a uniquely healthy cereal crop. Nature, 1-7.