Nelle piante, come tutti gli organismi a riproduzione sessuata, lo sviluppo di un embrione richiede la fusione di due gameti. Questi due gameti, l'ovulo della madre e lo sperma del padre, portano ciascuno una copia del genoma, che insieme formano il corredo genetico della prole. Tuttavia, mentre la cellula uovo è essenzialmente come qualsiasi altra cellula somatica della pianta, la cellula spermatica è altamente specializzata. Ha perso la maggior parte del suo apparato cellulare e il suo DNA ha subito ampie modifiche.
Una delle modifiche più importanti che avvengono nel genoma paterno è la riprogrammazione dell'epigenoma. L'epigenoma è uno strato chimico che si trova sopra la sequenza del DNA, che controlla il modo in cui vengono lette le informazioni sul DNA. Sebbene questi segni vengano trasmessi fedelmente attraverso la mitosi quando le cellule si dividono, devono essere parzialmente cancellati nei gameti per consentire la creazione di un organismo nuovo e unico.
Negli spermatozoi questo evento di riprogrammazione è particolarmente esteso e specifico. Sebbene la maggior parte dei segni venga cancellata, alcuni segni in regioni specifiche del genoma vengono conservati. Ciò garantisce che le informazioni necessarie per la germinazione dei semi e l'attecchimento delle piantine siano preservate, consentendo al tempo stesso di rimescolare tutti gli altri marchi che specificano i tratti delle piante.
Il modo in cui questa straordinaria impresa viene raggiunta è stato oggetto di intense ricerche negli ultimi anni. Un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Plants, getta nuova luce su questo meccanismo rivelando come una proteina chiamata DEMETER prende di mira e rimuove specificamente i segni che devono essere cancellati.
I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di approcci genetici, molecolari e biochimici per dimostrare che DEMETER viene reclutato specificamente nelle regioni del genoma che devono essere riprogrammate negli spermatozoi. Una volta lì, agisce come una gomma molecolare, rimuovendo i segni lasciati durante la vita della pianta. Ciò garantisce che gli spermatozoi portino le informazioni epigenetiche corrette per la generazione successiva.
Questo lavoro fornisce una visione cruciale di come le piante garantiscono che la loro prole abbia il giusto inizio epigenetico nella vita. Apre inoltre nuove strade per studiare come l’epigenoma è regolato in altri organismi e come contribuisce alla diversità e all’adattamento delle piante.
Risultati chiave
*DEMETER è un regolatore chiave della riprogrammazione epigenetica negli spermatozoi
*DEMETER prende di mira e rimuove specificamente i segni epigenetici che devono essere cancellati
* Ciò garantisce che gli spermatozoi portino le informazioni epigenetiche corrette per la generazione successiva
