Scienza: ecco come le piante trasmettono la memoria genetica8

È stato individuato il processo di trasmissione della memoria genetica delle piante. A scoprirlo gli scienziati del Cold Spring Harbor Laboratory e iricercatori dell’Howard Hughes Medical Institute, Rob Martienssen e Leemor Joshua-Tor, in uno studio pubblicato su Cell. Quando gli organismi trasmettono i loro geni alle generazioni future, non includono solo il codice scritto nel DNA, alcuni trasmettono anche marcatori chimici che istruiscono le cellule su come utilizzare quel codice. Il passaggio di questi marcatori alle generazioni future è noto come eredità epigenetica ed è particolarmente comune nelle piante. I risultati potrebbero avere implicazioni future per agricoltura, approvvigionamento alimentare e l’ambiente. I ricercatori hanno studiato come le piante trasmettono i marcatori che mantengono inattivi i trasposoni, noti anche come geni saltatori. Quando questi vengono attivati, possono spostarsi e disturbare altri geni. Per silenziarli e proteggere il genoma, le cellule aggiungono marcatori regolatori a siti specifici del DNA. Questo processo è chiamato metilazione. Martienssen e Joshua-Tor hanno ora dimostrato come la proteina DDM1 faccia strada all’enzima che colloca questi marchi su nuovi filamenti di DNA. Le cellule vegetali hanno bisogno di DDM1 perché il loro DNA è strettamente impacchettato.   Per mantenere i loro genomi compatti e ordinati, le cellule avvolgono il loro DNA intorno a proteine di imballaggio chiamate istoni. “Ma questo blocca l’accesso al DNA per ogni tipo di enzima importante”, ha spiegato Martienssen. “Prima che la metilazione possa avvenire – ha continuato Martienssen – è necessario rimuovere o far scivolare via gli istoni”. Martienssen e l’ex collega del CSHL, Eric Richards, hanno rilevato, per la prima volta, DDM1 trenta anni e hanno scoperto che questo fa scorrere il DNA lungo le sue proteine di impacchettamento per esporre i siti da metilare. Martienssen paragona il movimento a quello di uno yo-yo che scivola lungo una corda”.

Gli istoni possono muoversi su e giù per il DNA, esponendo parti del DNA alla volta, ma senza mai cadere”, ha precisato Martienssen. Attraverso esperimenti genetici e biochimici, Martienssen ha individuato gli istoni esatti spostati da DDM1. Joshua-Tor ha usato la microscopia crioelettronica per catturare immagini dettagliate dell’enzima che interagisce con il DNA e le proteine di impacchettamento associate. Il gruppo di scienziati è riuscito a vedere come DDM1 si aggrappi a particolari istoni per rimodellare il DNA impacchettato. “Un legame inaspettato che lega DDM1 si è mostrato corrispondere alla prima mutazione trovata tanti anni fa”, ha dichiarato Joshua-Tor.
Gli esperimenti hanno anche rivelato come l’affinità di DDM1 per certi istoni preservi i controlli epigenetici attraverso le generazioni. Il lavoro ha documentato che un istone presente solo nel polline è resistente a DDM1 e funge da segnaposto durante la divisione cellulare. “L’ istone ricorda dove si trovava l’istone durante lo sviluppo della pianta e conserva questa memoria nella generazione successiva”, ha sottolineato Martienssen. Le piante potrebbero non essere le sole. Anche gli esseri umani dipendono da proteine simili a DDM1 per mantenere la metilazione del DNA. La nuova scoperta può, dunque, aiutare a spiegare come queste proteine mantengano i nostri genomi funzionali e intatti. (AGI)
RED/COP