Un nuovo studio ha rivelato un meccanismo di riprogrammazione sconosciuto che consente alle piante di mantenere la forma fisica per generazioni.

Il team del John Innes Center guidato dal dottor Xiaoqi Feng ha fatto la scoperta studiando le cellule germinali - cellule specializzate per la riproduzione sessuale - nelle piante da fiore.

Le cellule germinali sono spesso definite "immortali" perché possono trasmettere il loro materiale genetico attraverso le generazioni. Sono stati oggetto di molti scrutini scientifici.

Questo studio mirava a risolvere un dibattito a lungo termine sul fatto che le cellule germinali nelle piante subissero un evento di riprogrammazione della metilazione del DNA ad ogni ciclo riproduttivo.

La metilazione del DNA è una modificazione del DNA, che modifica l'attività del DNA senza modificare la sequenza genetica. È una pietra angolare dell'epigenetica, uno dei campi in più rapida crescita nelle scienze della vita con il potenziale per apportare miglioramenti alla salute umana e vegetale.

La riprogrammazione della metilazione del DNA - nota per esistere negli animali - si verifica in modo più drammatico nelle cellule germinali e regola il successo riproduttivo di generazione in generazione.

Pubblicato oggi in Genetica della natura il team del JIC ha lavorato in collaborazione con i colleghi dell'Università di Leicester per rivelare per la prima volta l'esistenza di cambiamenti nella metilazione del DNA nella linea germinale delle piante da fiore.

Rivelano anche il meccanismo con cui avviene questa riprogrammazione, tramite un processo noto come metilazione de novo (nuova) del DNA e il suo significato biologico nel mantenimento del successo riproduttivo.

Dottor Feng, capo progetto presso il John Innes Centre, spiega:"Sapevamo che questo ripristino della metilazione del DNA è esteso e importante negli animali in cui la metilazione viene cancellata e ristabilita tra le generazioni.

"Ma poiché le piante trasportano molto bene le informazioni sulla metilazione del DNA attraverso le generazioni, si credeva che non ci fosse molta riprogrammazione della metilazione in corso nelle cellule germinali delle piante. Ciò che abbiamo scoperto mostra che anche le cellule germinali delle piante subiscono la riprogrammazione della metilazione e funzionalmente è essenziale".

Il team del John Innes Center ha fatto la scoperta applicando l'analisi genetica al lignaggio sessuale maschile nella pianta di riferimento Arabidopsis thaliana.

La ricerca finanziata da BBSRC è una svolta fondamentale nella comprensione fondamentale della regolazione epigenetica dello sviluppo delle piante.

Il Dr. Feng ha spiegato:"La nostra ricerca mostra che la riprogrammazione della metilazione del DNA regolata dallo sviluppo può regolare lo sviluppo delle piante. Gli scienziati lo stanno cercando da molto tempo. Mostriamo che i geni possono essere regolati in cellule specifiche attraverso il percorso di metilazione del DNA de novo, che è prevalente in molti tessuti vegetali, quindi questo meccanismo può applicarsi a molti processi nelle piante.."

"Capire come questo avviene naturalmente durante lo sviluppo delle piante è il primo passo per capire come geni specifici possono essere presi di mira da questa modificazione epigenetica e quindi regolati.

"Inoltre, capire come la metilazione del DNA viene ereditata attraverso le cellule germinali è essenziale per comprendere la stabilità transgenerazionale dei cambiamenti di metilazione subiti. Entrambi sono essenziali per sfruttare l'epigenetica per il miglioramento delle colture".