I ‘sensori termici’ delle piante

Una proteina istonica orchestra la trascrizione del DNA delle piante, regolandosi con la temperatura ambientale, min base ad essa silenzia e attiva migliaia di geni

Uno studio, pubblicato sulla rivista “Cell” ha svelato i meccanismi con cui una pianta “sente” la temperatura ambientale e con cui coordina la risposta attivando e disattivando un numero enorme di geni differenti.
La scoperta può contribuire a spiegare come le piante reagiranno ai cambiamenti climatici e, in prospettiva, a creare piante di interesse agricolo in grado di gestire meglio lo stress termico da alta temperatura.
“Abbiamo scoperto un regolatore centrale di tutto il trascrittoma per la temperatura”, ha detto Philip Wigge dello John Innes Centre, che ha diretto la ricerca, riferendosi alle migliaia di geni che sono attivi o disattivi in maniera differenziale a seconda delle temperature.

Lavorando con Arabidopsis thaliana, i ricercatori hanno infatti mostrato che un elemento chiave della sensibilità delle piante alla temperatura è una proteina istonica specializzata, la H2A.Z, che avvolge strettamente il DNA in quella struttura compatta che è nota come nucleosoma. Quando la temperatura sale, H2A.Z permette al DNA di srotolarsi progressivamente, ‘sciogliendo’ il nucleosoma. La struttura così alterata del nucleosoma consente l’accesso ai siti di legame del DNA a diversi attivatori e repressori di geni.

“I nostri risultati indicano che il livello di allentamento risponde alla temperatura. Ciò suggerisce un meccanismo diretto attraverso cui la temperatura può influenzare l’espressione genica, dato che si è mostrato che RNA Pol II [l’enzima responsabile della trascrizione del DNA in RNA messaggero] non penetra nei nucleosomi, ma aspetta lo srotolamento locale del DNA dai nucleosomi prima proseguire la trascrizione. In questo modo, i geni con una RNA Pol II in pausa mostreranno un aumento di trascrizione a una temperatura maggiore.”
La scoperta di questi meccanismi potrebbe avere importanti implicazioni per lo sviluppo di una politica di sicurezza alimentare, osservano i ricercatori, dato che diverse colture agricole, a partire dal grano, sono particolarmente sensibili a estati molto calde e secche, “come è evidenziato dal fatto che le riserve di grano sono recentemente cadute ai livelli più bassi degli ultimi 30 anni”.
“Vorremmo ingegnerizzare una pianta in cui poter controllare gli istoni in specifici tessuti, in modo da ‘accecarli’ selettivamente a differenti temperature”, dice Wigge. “Ovviamente non è possibile fare una pianta perfettamente a prova di temperatura, ma c’è un ampio spazio per sviluppare messi che siano più resilienti alle alte temperature che andremo via via sperimentando.”