Dal regno vegetale modelli di lettura del controllo dei geni

Ricercatori inglesi e polacchi hanno fatto luce su come le piante adattano la loro fioritura al clima e su come vengono controllati i geni. I risultati della ricerca fanno parte del progetto SIROCCO (“Silencing RNAs: organisers and coordinators of complexity in eukaryotic organisms”), finanziato con quasi 12 milioni di euro dal Sesto programma quadro (6° PQ). Un ulteriore finanziamento è stato assicurato da una borsa Marie Curie Early Stage Training. I risultati sono stati pubblicati sulle riviste Science e Nature.
Gli studi precedenti sul sequenziamento del genoma e sull’espressione genetica si concentravano sostanzialmente sulle trascrizioni dell’RNA (acido ribonucleico) messaggero generate da geni che codificano le proteine. Tuttavia, oltre a questo RNA – detto codificante – i ricercatori hanno scoperto che l’RNA non codificante è funzionale anche nella regolazione delle attività genetiche. Anche se si conosce poco del ruolo specifico dell’RNA non codificante, i ricercatori sono stati comunque in grado di collegarlo allo sviluppo dei tumori. Si ritiene, inoltre, che l’RNA non codificante possa avere un ruolo nella differenziazione delle cellule staminali.

Caroline Dean, professoressa del John Innes Centre, nel Regno Unito, guida un gruppo di studio che cerca di capire come le piante controllano la fioritura nei vari sistemi climatici. Questa ricerca ha anche aiutato gli scienziati a capire come viene elaborato l’RNA non codificante e come questo agisce sull’espressione genetica. I risultati della ricerca dimostrano inoltre il ruolo che un modello di studio basato sulle piante può avere nella comprensione del controllo genetico.
Lo studio si è concentrato in particolare su un gene dell’Arabidopsis che sopprime la fioritura: il Flowering Locus C (FLC). La ricerca ha rivelato che la disattivazione di questo gene attiva la fioritura della pianta e la sua fase riproduttiva. La tempistica di questo processo è fondamentale per la riproduzione della pianta.
Gli studi hanno rivelato che ci sono diversi segnali che interagiscono con l’FLC, sia per l’attivazione che per la disattivazione della fioritura. Un segnale, ad esempio, è un lungo periodo di freddo, che, per un certo numero di piante, è essenziale per la fioritura. Il processo è chiamato vernalizzazione e garantisce l’inizio della fioritura in condizioni ottimali (ad esempio, alla fine dell’inverno e all’inizio della primavera).

La ricerca sull’FLC permette poi ai ricercatori di comprendere meglio la complessità della regolazione genetica, sia nelle piante che in altri organismi.
L’RNA non codificante che è presente nei geni FLC è essenziale per la disattivazione dell’FLC al momento dell’insorgere di condizioni di freddo. Una volta disattivato, questo gene “ricorda” la circostanza per il resto del suo ciclo vitale e rimane “in silenzio” anche dopo la scomparsa delle condizioni di freddo. Secondo i ricercatori, questa memoria epigenetica è conservata anche in presenza di modifiche della cromatina, la complessa combinazione di DNA (acido desossiribonucleico) e proteine che forma i cromosomi.
I ricercatori sono estremamente interessati al gene FLC e alla vernalizzazione perché ci si chiede come i cambiamenti climatici possano avere un effetto sulle piante. Le piante presenti in climi freddi hanno bisogno di periodi di vernalizzazione più lunghi. Le variazioni del gene FLC e i diversi modi in cui questo è influenzato hanno dato alle piante la capacità di adattarsi a climi diversi. Tuttavia, possono esserci problemi in presenza di rapidi cambiamenti climatici, che possono interrompere le modalità di adattamento delle piante e che, in definitiva, possono avere ricadute sulle forniture alimentari.
Ha partecipato alla ricerca anche l’Accademia polacca delle scienze.

Per maggiori informazioni, visitare:

John Innes Centre:
http://www.jic.ac.uk/corporate/index.htm

Accademia polacca delle scienze:
http://www.english.pan.pl/

Science:
http://www.sciencemag.org/

Nature:
http://www.nature.com/