Approccio multidisciplinare per lo studio della regolazione epigenetica nello sviluppo del seme in Arabidopsis e mais
ProgettoI cambiamenti nell’espressione genica non determinati dalle informazioni codificate nel DNA sono definiti epigenetici, e comprendono il rimodellamento della cromatina le modificazioni post-traduzionale degli istoni, e la metilazione del DNA. Il ciclo vitale delle piante comprende transizioni di fase che richiedono la regolazione e l’espressione coordinata di numerosi geni. Il processo iniziale e fondamentale nello sviluppo dei vegetali comprende la formazione dei gameti e l’embriogenesi. Recentemente è stato indicato che l’epigenetica ha un ruolo importante nella regolazione genica in questi due processi. Perciò, questo progetto multidisciplinare si propone di studiare alcuni aspetti della regolazione epigenetica durante lo sviluppo del sem nelle piante modello
Arabidopsis thaliana
e
Zea mays
.
Questo progetto di ricerca si propone di studiare la regolazione del gene omeotico
SEEDSTICK
(
STK
), coinvolto nel controllo dell’identità dell’ovulo in Arabidopsis, verificando se l’espressione di
STK
sia regolata mediante rimodellamento della cromatina, come risultati preliminari ottenuti dall’Unità di Ricerca di Milano sembrano indicare. Lo stesso gruppo di ricerca ha determinato che particolari fattori di trascrizione, cioè proteine BASIC PENTACYSTEINE (BPC), legano motivi GA nel promotore di
STK
. Inoltre, è stato osservato che le proteine BPC interagiscono con putativi complessi di rimodellamento della cromatina, facendo intuire che il ruolo delle BCPs potrebbe essere quello di reclutare questi complessi per modificare la cromatina in corrispondenza di loci bersaglio. Questa possibilità sarà studiata in dettaglio con un approccio genomico, alla ricerca di siti di legami per le BCPs in diversi tessuti della pianta, per identificare quali geni potrebbero essere regolati da questi fattori e individuare la dinamica di regolazione. This will be investigated in more detail and a genome wide assay for BPC1 binding sites will be performed in different tissues to understand which genes are regulated by these factors and the dynamics of this regulation.
Parallelamente ad Arabidopsis, il progetto si propone di studiare il mais come pianta modello per lo sviluppo della cariosside. L’importanza delll’auxina nel regolare lo sviluppo del seme di mais, è stata recentemente stabilita mediante studi condotti dall’Unità di Ricerca di Padova. Inoltre le Unità di Ricerca di Padova e Piacenza si sono interessate allo studio del mutante
defective endosperm-B18
(
de-18
), che presenta ridotti livelli di auxina nell’endosperma e conseguente ridotto accumulo di sostanze di riserva nel seme. In questo progetto, si propone di arrivare al clonaggio per posizione del mutante
de-18
e di studiare la variazione delle modifiche istoniche nell’endosperma, che sono coinvolte nella regolazione epigenetica dei geni responsabili della distribuzione dell’auxina e dell’accumulo di sostanza secca durante lo sviluppo della cariosside.
Questa ricerca si propone inoltre l’identificazione di putative interazioni tra i modificatori della cromatina e i geni responsabili della distribuzione dell’auxina e dell’accumulo di sostanza secca, durante lo sviluppo della cariosside di mais.
In fine, i dati ottenuti applicando la ChIP-seq in Arabidopsis e maize consentiranno di identificare fattori di trascrizione conservati e divergenti coinvolti nello sviluppo del seme di queste due specie modello.