Auxina: scienziati scoprono come questo ormone vegetale provoca reazioni genetiche

Un progetto di ricerca finanziato dall’UE su come l’ormone vegetale auxina provochi certe reazioni ha scoperto che lo sviluppo embrionico mostra somiglianze con un percorso di segnalazione nelle cellule staminali dei mammiferi.

Lo studio, pubblicato su Nature Cell Biology, è stato finanziato in parte da una Borsa Marie Curie intraeuropea (EIF) nell’ambito dell’area tematica “Mobilità” del Sesto programma quadro (6° PQ).

Durante lo sviluppo degli organismi, appaiono ripetutamente vari segnali che innescano azioni specifiche. Questi processi innescati però devono anche essere mantenuti. L’ormone vegetale auxina agisce come molecola segnalante durante lo sviluppo embrionale nell’arabetta comune (Arabidopsis thaliana), una pianta spesso usata come modello in studi genetici.

Sulla base di lavori precedenti sull’auxina, alcuni ricercatori tedeschi dell’Istituto Max Planck di biologia evolutiva e dell’Università di Tübingen hanno collegato diversi componenti in una rete di controllo che permette a una sempre maggiore concentrazione di auxina di attivare geni per lo sviluppo normale dell’embrione. Una volta raggiunto un certo punto, le reazioni non si fermano, o lo fanno gradualmente, anche se la concentrazione di auxina diminuisce.

Normalmente, l’embrione di una pianta diventa una giovane pianta prima di crescere e diventare una pianta completamente sviluppata con radici, gambo, foglie e fiori. Queste fondamenta evolutive vengono posate durante la prima fase dello sviluppo embrionico. L’auxina è un importante trasmettitore di segnale durante questa fase di sviluppo; per esempio, promuove la scomposizione di un inibitore che può impedire che certi fattori attivino i propri geni target.

In una fase precoce dello sviluppo dell’embrione, la concentrazione dell’auxina aumenta nelle cellule che si trovano sopra l’embrione, dalle quali si formeranno più avanti le parti della pianta che stanno sopra il terreno. Poco dopo l’auxina viene trasportata nelle cellule più in basso.

Questo però non spiega completamente il ruolo esatto dell’auxina nella formazione di modelli nell’embrione. Per colmare alcune di queste lacune sugli effetti dell’auxina, i ricercatori inizialmente si sono concentrati su un sistema semplificato. Invece di condurre i loro esperimenti con embrioni di arabetta comune, hanno lavorato con protoplasti di arabetta comune, cellule viventi senza una parete cellulare con un ambiente meno complesso. Le condizioni degli esperimenti con i protoplasti possono essere cambiate abbastanza facilmente ed è relativamente semplice misurare l’attività dei geni in queste cellule.

Usando questo sistema, il team ha testato gli effetti di un fattore in grado di attivare i geni chiamato MONOPTEROS e del suo inibitore BODENLOS. I risultati hanno mostrato che il MONOPTEROS promuove sia la sua produzione che quella del suo inibitore BODENLOS formando un sistema che comprende due feedback continui. Il sistema è controllato dall’auxina, che promuove la scomposizione dell’inibitore.

Quando la concentrazione di auxina aumenta, anche la scomposizione dell’inibitore BODENLOS aumenta. Di conseguenza le attività che bloccano il MONOPTEROS sono meno potenti e, una volta raggiunta una certa concentrazione di auxina, il sistema MONOPTEROS-BODENLOS viene spinto verso un livello di attività più alto.

“Tutto lascia pensare che l’auxina provochi un cambiamento nel sistema. Finché la concentrazione di auxina non scende al di sotto di un certo livello, il sistema attivato non torna al livello iniziale, anche se la maggior parte dell’auxina viene portata via,” dice il ricercatore che ha coordinato il progetto, Steffen Lau.

Per maggiori informazioni, visitare:

Istituto Max Planck di biologia evolutiva
http://www.mpg.de/en