Nuove intuizioni riguardanti il silenziamento genico nelle piante

Le piante sono in vantaggio rispetto alla maggior parte dei loro omologhi animali quando si tratta di differenziazione cellulare e di rigenerare con facilità un’intera nuova pianta da una sola cellula. Ricercatori dell’UE hanno osservato i meccanismi epigenetici nella Arabidopsis per vedere come le piante riescono a fare questo.

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Ricerca di base

Le modificazioni post-traduzionali degli istoni contribuiscono alla manutenzione degli stati della cromatina associati con un definito programma di espressione genica. Il meccanismo del gruppo Polycomb (PcG, Polycomb Group) gioca un ruolo chiave nel reprimere geni che non sono necessari per una particolare identità cellulare. Tuttavia, nelle piante si conoscono solo poche proteine PcG. Il progetto PLANTPCGSILENCING ha svelato i differenti meccanismi di regolazione PcG nelle piante e le loro funzioni biologiche. Le proteine PcG si trovano in diverse famiglie di complessi multiproteici, inclusi i complessi repressivi Polycomb, PRC1 e PRC2. Molto finora si conosce riguardo ai complessi PRC2 delle piante, ma i componenti PRC1 vegetali sono stati appena scoperti. Le prove mostrano che entrambi i complessi sono necessari per una repressione stabile dei geni bersaglio, ma ancora una volta mancano i dettagli. I ricercatori si sono concentrati sul ruolo del PRC1 nella repressione PcG durante tutto lo sviluppo della pianta. Per questo, essi si sono concentrati sulle proteine AtBMI1 che sono state proposte quali possibili componenti del PRC1. I risultati hanno mostrato che l’attività delle proteine AtBMI1 era fondamentale per stabilire e mantenere la repressione dei geni responsabili della maturazione del seme dopo la germinazione. Visto che da molto tempo di pensa che il reclutamento dei complessi PcG in bersagli specifici negli animali sia un processo sequenziale, questo è stato un risultato inatteso, poiché un meccanismo opposto veniva indicato per la regolazione dei geni responsabili della maturazione del seme. L’analisi del trascrittoma di mutanti atbmi1 ha indicato che in aggiunta a disattivare il programma di maturazione del seme dopo la germinazione, le AtBMI1 promuovono la transizione da una fase di sviluppo a quella successiva. Questo continua in tutto lo sviluppo e il controllo della proliferazione cellulare durante la crescita e lo sviluppo degli organi. L’integrazione delle banche dati con dati precedenti fa supporre differenti reti funzionali PRC1, dove i geni sono regolati da AtBMI1 e/o EMF1 (Embryonic Flower 1) insieme a una proteina contenente il dominio cromo 1 (LHP1) e PRC2. Ulteriori proteine sono necessarie per regolare sottoinsiemi distinti di geni. Rivelando una importante differenza tra piante e animali, l’attività PRC1 di PLANTPCGSILENCING può anche reclutare PRC2 per i geni responsabili della maturazione del seme. I risultati mettono quindi in dubbio l’uso del modello classico di reclutamento animale dei complessi PcG quale classico modello gerarchico per il deposito del marchio PcG per rappresentare la sequenza di eventi nella pianta Arabidopsis.