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L’espressione genica nei processi di accrescimento delle radici

Il rendimento in agricoltura diventa sempre più soggetto a fattori abiotici, come risultato del cambiamento climatico e della scarsità di acqua e di nutrienti. Un sistema per ridurre al minimo tali impatti negativi consiste nel modificare l’architettura del capillizio radicale delle piante, in modo da ottimizzare l’assunzione di acqua e nutrienti.
L’espressione genica nei processi di accrescimento delle radici
Il progetto TRANSPHO (Roles of non-coding RNAs in translational regulation during root developmental adaptation to phosphate starvation), finanziato dall’UE, è stato avviato per approfondire la comprensione dei processi di accrescimento delle radici, migliorando di conseguenza le piante a coltura attraverso pratiche più ecocompatibili.

Tra le fondamentali risposte allo stress abiotico, figura l’alterazione dell’espressione genica, che è possibile regolare a più livelli, tra cui la trascrizione, la trasformazione, la traslazione e le modificazioni post-traslazionali. Il controllo traslazionale, la regolazione dell’iniziazione e allungamento o terminazione di ribosomi su un RNA messaggero (mRNA) consente alle cellule di controllare rapidamente l’espressione genica in risposta a segni ambientali ed evolutivi.

Gli RNA lunghi non codificanti (lncRNA) sono importanti regolatori di espressione genica in svariati processi biologici e in molteplici specie. È stato dimostrato che regolano un’ampia varietà di processi biologici, comprese le risposte allo stress. Si sa però poco sugli effetti degli lncRNA sulla regolazione traslazionale nelle piante.

I ricercatori hanno quindi adattato tecnologie avanzate alla biologia vegetale, al fine di isolare ribosomi con elevata purezza praticamente da ogni tipo di cellula, nell’intento di sequenziare frammenti di mRNA. Adottando questo metodo, gli scienziati di TRANSPHO sono riusciti a mappare con precisione la posizione e il numero di ribosomi sugli RNA a livello di tutto il genoma.

Questo nuovo approccio è stato impiegato per monitorare la posizione dei ribosomi e il loro numero attraverso trascritti RNA nelle radici dell’Arabidopsis deprivate di fosfato. I ricercatori hanno scoperto che effettivamente gli lncRNA rappresentano un serbatoio di nuovi piccoli peptidi e hanno identificato la potenziale traslazione di varie centinaia di loro nel genoma. Mediante spettrometria di massa, per 70 di essi sono stati rilevati peptidi corrispondenti.

TRANSPHO ha anche rivelato l’associazione di centinaia di RNA non codificanti antisenso (NAT) lunghi con ribosomi di Arabidopsis. I NAT sono molecole di RNA complementari agli mRNA endogeni che agiscono come regolatori dell’adattamento nelle piante a una vasta molteplicità di ambienti. Il lavoro del progetto si prospetta capace di portare a nuovi strumenti per modulare l’espressione genica nelle piante.

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Argomenti

Life Sciences

Keywords

Espressione genica, accrescimento delle radici, TRANSPHO, regolazione traslazionale, ribosomi, lncRNA