Il controllo genetico dal fiore al frutto
La formazione di un fiore è un processo incredibilmente complesso che richiede una crescita vegetativa e riproduttiva. Il progetto SYSFLO (“Training in systems biology applied to flowering”) ha applicato un approccio basato sui sistemi per studiare le reti di controllo genetico che contribuiscono a questi processi. Durante l’attività svolta, il consorzio SYSFLO, che ha anche curato la formazione di nove giovani ricercatori, si è avvalso di tecniche avanzate di raccolta e analisi dei dati per generare un modello di fioritura dell’Arabidopsis thaliana. L’attenzione dei ricercatori era concentrata in particolare sui principali regolatori genetici della rete di controllo della fioritura. Già identificati, questi geni di controllo influiscono infatti su numerose cascate biochimiche. L’aspetto principale delle complessità poste da questo progetto riguarda il fatto che i cambiamenti di espressione di alcuni geni chiave influiscono su migliaia di geni a valle, senza contare che i fattori di trascrizione chiave possono agire in modo intercorrelato. APETALA 1 1 (AP1) e SEPALLATA 3 (SEP3), ad esempio, formano un complesso che agisce sui geni obiettivo che contribuiscono alla disposizione delle foglie e quindi anche alla posizione del fiore. In un altro contesto, SEP3 forma un complesso con SEEDSTICK (STK) che controlla il gene VERDANDI, il quale a sua volta svolge un ruolo importante e diretto nella fertilizzazione. Anche in questo caso, esaminando SEP1-4, AP1 e STK è emerso che i geni agiscono in modo parzialmente sovrapposto e talvolta mirato, a seconda della fase di riproduzione e di fioritura. Questo livello di robustezza del sistema rende possibile il controllo dello sviluppo sulla base degli indizi evolutivi. Il team ha inoltre esaminato il ruolo degli ormoni vegetali, in particolare della gibberellina (GA). Gli esperimenti condotti hanno rivelato che nel tessuto delle foglie l’azione della GA si verifica prima del promotore della transizione floreale (FT). L’effetto della GA, tuttavia, è osservabile a valle dell’FT nel meristema apicale del germoglio, dove le cellule svolgono un’intesa attività di suddivisione. Il progetto SYSFLO ha creato un team di giovani ricercatori altamente qualificati nella raccolta e nell’analisi dei dati per la modellazione di sistemi complessi in biologia. I risultati che riguardano i processi di fioritura e di riproduzione potranno essere applicati al settore agricolo e dell’orticoltura, dove svolgono un ruolo chiave per la produzione dei semi e dei frutti. La metodologia basata sulla biologia dei sistemi è potenzialmente trasferibile anche a molti scenari di controllo complessi dei sistemi viventi.
Parole chiave
Fiore, formazione, reti di controllo genetico, biologia dei sistemi, modello, regolatore genetico, fattore di trascrizione, gibberellina
