L'espansione cellulare è un processo fondamentale nella crescita delle piante, poiché consente alle piante di aumentare di dimensioni e sviluppare varie strutture. Durante l'espansione cellulare, la parete cellulare, che funge da confine rigido che circonda la cellula, si allenta, consentendo alla cellula di assorbire acqua e di allargarsi.
Il gruppo di ricerca, guidato dal professore assistente di scienze vegetali dell'UMD, Xin Li, si è concentrato su un gruppo di proteine chiamate espansine, note per svolgere un ruolo vitale nell'espansione cellulare allentando la parete cellulare. Le espansine vengono secrete dalla cellula e si spostano nella parete cellulare, dove rompono i legami che tengono insieme i componenti della parete.
Usando una combinazione di tecniche biochimiche, genetiche e di imaging, il team ha studiato la funzione delle espansine nell'Arabidopsis thaliana, una piccola pianta da fiore comunemente usata come organismo modello nella biologia vegetale.
Hanno scoperto che le espansine lavorano di concerto con altre proteine, denominate "xiloglucano endotransglicosilasi" (XET), per facilitare l'espansione cellulare. Gli XET sono enzimi che aiutano a riorganizzare e ricollegare i componenti della parete cellulare, consentendo alla parete di espandersi mantenendo la sua integrità.
I ricercatori hanno scoperto che le espansine e gli XET lavorano insieme in modo coordinato per allentare e modificare la struttura della parete cellulare, consentendo alla cellula di assorbire acqua e allargarsi. Questa azione coordinata è fondamentale per un’espansione cellulare efficiente e controllata.
Lo studio ha inoltre rivelato che l'attività delle espansine e degli XET è regolata da vari segnali e segnali ambientali. Ad esempio, l’applicazione dell’ormone vegetale auxina stimola l’espressione dei geni expansina e XET, portando ad una maggiore espansione cellulare.
Questa ricerca migliora significativamente la nostra comprensione dei meccanismi molecolari alla base dell’espansione cellulare nelle piante. Chiarindo i ruoli delle espansine e degli XET e la loro regolamentazione, i risultati aprono la strada a potenziali applicazioni in agricoltura e orticoltura. La manipolazione dell’attività dell’espansina e dell’XET potrebbe portare allo sviluppo di nuove strategie per migliorare la crescita e la resa delle colture o modificare le proprietà dei materiali di origine vegetale utilizzati in vari settori.
