Per la prima volta i ricercatori hanno scoperto il meccanismo che impedisce ai virus di entrare nelle punte in crescita delle piante, dove si formano nuove cellule. Questi cosiddetti meristemi si trovano in profondità nella pianta e sono protetti dagli insetti che potrebbero trasportare virus sul loro apparato boccale. Ma c’è un’altra ragione per cui i virus entrano così raramente nel meristema, una barriera molecolare costituita da una famiglia di proteine ​​chiamate proteine ​​chinasi attivate dal mitogeno, o MPK, come mostrano i ricercatori sulla rivista Science.

"Si può pensare al meristema come al 'Santo dei Santi' in una pianta", afferma Detlef Weigel, direttore dell'Istituto Max Planck di biologia dello sviluppo di Tubinga e leader del gruppo di ricerca che ha fatto la scoperta. "È il luogo dove si formano tutte le nuove cellule e gli organi. Ecco perché proteggerlo è così vitale per la pianta."

I virus possono entrare nella pianta attraverso gli stomi – minuscole aperture nelle foglie che consentono alla pianta di scambiare aria con l’ambiente – o attraverso ferite nella pianta. Una volta dentro, si spostano da una cellula all'altra attraverso i plasmodesmi, minuscoli canali che li collegano. Tuttavia, questi canali non sono presenti tra le cellule del meristema e il resto della pianta, quindi il virus non può raggiungere fisicamente il meristema. Ma man mano che il meristema cresce, genera costantemente nuove cellule e nel processo le cellule meristematiche ai suoi bordi iniziano a differenziarsi, cioè a dare origine ai vari tipi di cellule che compongono i tessuti della pianta. E quelle cellule in differenziazione formano plasmodesmi con le cellule vicine non meristematiche. È quella zona di differenziazione tra il meristema vero e proprio e il resto della pianta che i virus dovrebbero attraversare se vogliono infettare il meristema.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno aggirato la barriera fisica che circonda il meristema e hanno forzato artificialmente l’espressione delle proteine ​​di movimento virale nelle cellule staminali del meristema. Sorprendentemente, tuttavia, i virus non si sono diffusi nelle cellule del meristema. "Se avessimo osservato solo la presenza o l'assenza delle proteine ​​di movimento virale, avremmo concluso che i virus devono avere un'altra via per entrare nel meristema", afferma Weigel. "Ma non abbiamo visto alcun segno del virus nel meristema."

Ulteriori analisi hanno dimostrato che le proteine ​​responsabili del blocco della diffusione del virus erano le MPK. Quando i ricercatori hanno alterato geneticamente i geni MPK, i virus potrebbero entrare nel meristema. Queste proteine, hanno scoperto i ricercatori, segnalano al sistema immunitario della pianta di produrre difese che limitano il virus allo strato cellulare differenziante adiacente al meristema. Se le proteine ​​MPK non sono presenti per inviare il segnale, le difese contro il virus non vengono prodotte e il virus può diffondersi nel meristema.

La scoperta rivela un sofisticato livello di difesa virale incorporato nella pianta fin dalle sue prime fasi di crescita. Inoltre, il lavoro ha rivelato che gli MPK protettivi fanno parte di un sistema più ampio che controlla il passaggio tra il mantenimento del meristema e la differenziazione.

"Studiando la funzione MPK nella protezione dei meristemi, abbiamo anche acquisito nuove conoscenze sulla regolazione della crescita e dello sviluppo delle piante", afferma Weigel.