Il mutante empty pericarp4, uno strumento per lo studio delle interazioni tra genoma nucleare e genoma mitocondriale e delle loro implicazioni nello sviluppo del seme in mais.
Progetto Il mutante empty pericarp 4, (emp4) isolato in mais mediante mutagenesi traspositiva, è ascrivibile ad un gene il cui prodotto, localizzato nei mitocondri, appartiene alla famiglia delle proteine pentatrico-peptide repeat (PPR). Nelle piante questa famiglia è molto ampia. Più di 440 geni PPR sono stati annotati nel genoma di Arabidopsis thaliana. Circa la metà delle proteine PPR sono putativamente localizzate nel mitocondrio e un quarto nel plastidio, dove sarebbero coinvolte nella stabilizzazione, nella modificazione o nel processamento dei trascritti. Studi condotti su mutanti PPR di Arabidopsis suggeriscono inoltre che questi geni sono coinvolti in specifici programmi morfogenetici. Il fenotipo empty pericarp (emp) è caratterizzato da una notevole riduzione della porzione centrale dell¿endosperma, deputata all¿accumulo delle sostanze di riserva. Rimane così vuoto il pericarpo, cioè il tegumento esterno del seme. La mutazione ha inoltre un effetto sullo sviluppo del basal endosperm transfer layer (BETL), lo strato di cellule in cui avviene il passaggio dei nutrienti dalla pianta madre verso la cariosside. Le cellule basali dell¿endosperma mutante non mostrano le caratteristiche introflessioni che servono ad aumentare la superficie di scambio.
In questo programma intendiamo verificare se emp4 agisce in maniera specifica nel determinare lo sviluppo delle cellule del BETL. La porzione C-terminale di EMP4 è specifica per questa proteina. E¿ attualmente in corso la preparazione di anticorpi verso la proteina EMP4. Gli anticorpi verranno utilizzati per il rilevamento della proteina in esperimenti di immunolocalizzazione su sezioni del seme a stadi diversi di sviluppo. Sarà così possibile ottenere il profilo di espressione spaziale e temporale delle proteine EMP4 all¿interno del seme.
Il secondo obiettivo del programma sarà quello di individuare le modalità di azione di EMP4. In un lavoro precedente avevamo evidenziato una correlazione tra la presenza del gene Emp4 funzionale e l¿accumulo dei trascritti di tre geni mitocondriali, rps2A, rps3 e mttB. I nostri dati sembrano escludere un coinvolgimento di EMP4 nel processamento e nell¿editing di questi trascritti. E¿ possibile che EMP4 sia richiesto per la trascrizione dei tre geni o, in alternativa, sia coinvolto nel controllo della stabilità dei trascritti stessi. In questo programma di ricerca intendiamo valutare queste due possibilità. Verranno condotti esperimenti run-on, che misureranno l¿efficienza della trascrizione in mitocondri isolati da tessuti mutanti e wild-type. In questi esperimenti, la presenza di livelli di espressione dei geni rps2A, rps3 e mttB più bassi nel mutante rispetto al wild-type sarà indicativa di un coinvolgimento di EMP4 a livello del processo di trascrizione. Al contrario, livelli paragonabili di espressione nei due genotipi indicheranno un suo coinvolgimento nel controllo della stabilità dei trascritti.