Ricercatori europei risolvono il mistero del NLR nelle piante
Proteine di resistenza con legame nucleotidico/domini di ripetizione ricchi di leucine, le cosiddette proteine NLR, sono tra le armi più importanti di cui le piante dispongono per difendersi dai nemici – che siano virus, batteri, funghi o persino erbivori che mangiano le piante. Non sorprende quindi che ci sia un costante braccio di ferro, nel quale i patogeni delle piante cambiano continuamente per eludere la rilevazione da parte delle proteine NLR e le piante continuano a innovare e a generare nuove varianti di proteine NLR. Le proteine NLR sono quindi le proteine più variabili codificate dalle piante. Dopo oltre 20 anni di studio però non è ancora chiaro se tutte le proteine NLR prodotte da una pianta (che possono essere diverse centinaia) abbiano una funzione specifica o se alcune siano prodotte semplicemente per servire da “riserva”. Il progetto NLRS, finanziato dall’UE, ha deciso di scoprirlo. “Questo argomento ha suscitato il nostro interesse inizialmente quando abbiamo visto che la maggior parte dei geni delle proteine NLR erano presenti solo in alcune delle specie di Arabidopsis che stavamo studiando,” spiega il coordinatore del progetto Rui Wu. “Alcuni dei geni però si trovano in tutte le piante di Arabidopsis, il che suggerisce che hanno ruoli molto speciali.” Compromessi per l’immunità Capire in che modo i fenotipi siano controllati dai genotipi è una questione essenziale in biologia – e per il progetto NLR. Il genotipo è una serie di geni che si trovano nel DNA e che sono responsabili di un particolare tratto. Il fenotipo invece è l’espressione fisica, o le caratteristiche, di tale tratto. Capire i geni naturali e il meccanismo mediato dal genotipo dietro un fenotipo è la chiave per promuovere un’applicazione più fattibile e pratica della scienza in particolare nell’agricoltura. In questo quadro, l’impegno centrale del progetto NLRs, nel campo generale della variazione genetica naturale, si è concentrato sui compromessi della salute per l’immunità. “Sapevamo già che alcune proteine NLR sono svantaggiose per la pianta non appena non ci sono patogeni in giro, il che spiega perché le piante cercano di eliminarle quando è possibile” dice Wu. L’obiettivo del progetto era risolvere il mistero delle NLR che sono presenti in tutte le piante di Arabidopsis. I primi risultati suggeriscono che alcune delle proteine NLR riducono in realtà l’attività di altre proteine NLR, prevenendo così un’attivazione inopportuna del sistema immunitario e quindi una riduzione della salute a causa di NLR superattive. La controversia degli OGM Un risultato pratico del progetto è stato il miglioramento degli strumenti per la generazione di piante non-OGM per studiare importanti geni usando il Sistema CRISP/Cas9, uno strumento avanzato usato per l’editing genetico. Secondo Wu, gli OGM rimangono una questione molto dibattuta. “Sia nel mondo accademico che nell’industria, sono necessari test sul campo quando si sviluppano nuovi geni importanti legati alla salute delle piante o nuove specie,” dice. Sono però necessarie lunghe procedure di autorizzazione per coltivare piante tradizionali transgeniche con sequenze di DNA estranee sul campo. Wu ha sviluppato un efficiente vettore CRISPR/Cas9 che elimina velocemente transgeni estranei usati per l’editing del genoma. Questa strategia ha dimostrato di produrre in modo efficiente grandi cancellazioni ereditarie di sequenze di DNA e può essere usata su un numero molto alto di dati. Implicazioni significative I risultati del progetto riguardo l’interazione dei patogeni delle piante nell’ambito dell’evoluzione avranno implicazioni significative sia per i coltivatori industriali che per gli scienziati che lavorano nel settore accademico. Inoltre il metodo veloce del progetto per l’ingegneria del genoma che permette di eliminare molto facilmente le sequenze di DNA estraneo dovrebbe anch’esso essere di grande aiuto per i coltivatori.
