Studiare l’epigenetica nelle piante
La metilazione del DNA è un meccanismo epigenetico mediato da una famiglia di enzimi, i metiltrasferasi, che aggiungono in modo covalente un gruppo metilico al nucleotide di DNA citosina. Controlla importanti processi biologici, come l’attività genetica durante lo sviluppo, la differenziazione delle cellule e la stabilità genomica in condizioni di stress. A causa delle somiglianza degli enzimi implicati tra piante e animali, la metilazione del DNA è un processo ben conservato. Ci sono due tipi principali di metilazione del DNA, e cioè la metilazione de novo che riguarda DNA non precedentemente metilato e la metilazione di manutenzione, che copia segni di metilazione preesistenti durante la replicazione. La pianta Arabidopsis scelta come modello costituisce un potente sistema di prova per la metilazione delle piante e dei mammiferi. Inoltre i suoi mutanti di metilazione sono vitali e fertili. Tenendo conto di ciò, gli scienziati del progetto CAPMEM (Comparative analysis of plant and mammalian DNA methylation functions in epigenetic Arabidopsis mutants), finanziato dall’UE, si sono proposti di valutare la portata della conservazione e della diversificazione della pianta e degli enzimi mammiferi che controllano la metilazione di manutenzione del DNA. Desideravano anche esaminare in che modo le tendenze della metilazione influenzano l’adattamento della pianta alle sfide ambientali. I ricercatori hanno espresso in modo stabile il transgene mammifero DNMT1/LSH nei mutanti di Arabidopsis. L’omologo mammifero però non poteva silenziare i luoghi target selezionati che sono regolati in modo epigenetico, il che suggerisce che la piena ri-metilazione non è avvenuta. Quando gli scienziati hanno sottoposto le piante mutanti con diversa metilazione del DNA allo stress, hanno osservato che la metilazione del DNA influenzava la capacità delle radici delle piante di ottimizzare la loro direzione di crescita. In generale, l’Arabidopsis si è rivelato un prezioso strumento di ricerca per la caratterizzazione funzionale dei regolatori della metilazione del DNA e ha fornito importanti informazioni sull’evoluzione della metilazione del DNA. Le funzioni di metilazione di manutenzione possono incrementare la flessibilità genomica e permettere un’evoluzione adattabile allo stress. A parte le conoscenze fondamentali, i risultati di CAPNEM potrebbero contribuire a risolvere questioni pratiche nel campo dell’agricoltura e della biologia umana.
Parole chiave
Epigenetica, piante, Arabidopsis, metilazione del DNA, stress, DNMT1, evoluzione
