Nuova specie di pomodori resistenti alla siccità: la ricerca britannica sui retrotrasposoni Rider

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge ha scoperto che la siccità determina l’attivazione di specifici geni nei pomodori che, se ingegnerizzati, permettono la creazione di una specie vegetale resistente a tali condizioni climatiche. 

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L’ingegneria genetica può essere fondamentale per contrastare il rischio che il cambiamento globale rovini, o peggio ancora faccia estinguere, diverse specie vegetali.

La ricerca, condotta al Sainsbury Laboratory e al Department of Plant Sciences della città britannica, ha permesso di identificare specifici retrotrasposoni responsabili dell’adattamento dei pomodori alle condizioni di clima ma soprattutto di siccità.

Retrotrasposoni Rider: nuova specie vegetale di pomodori

Il team si è concentrato sui retrotrasposoni Rider, una famiglia di specifici geni capaci di “saltare” da una parte all’altra del genoma e che si riteneva fossero esclusivamente coinvolti nella definizione del colore e della forma dei pomodori. Adesso, al termine del lavoro scientifico, pubblicato su PLOS Genetics il 16 settembre 2019, è stato dimostrato che essi possono essere considerati come fonti di variazioni fenotipiche che possono permettere alle piante di far fronte a più condizioni estreme causate dal cambiamento climatico.
Come dimostrato già dalla McClintock a suo tempo, scoperta per cui poi ha ricevuto il Premio Nobel per la Medicina, l’attività dei trasposoni è una caratteristica comune dei vegetali che, se sfruttata al massimo grazie alle nuove biotecnologie (specialmente le terapie geniche), può permettere la costituzione di nuove specie vegetali in grado di resistere a condizioni sempre più impervie. I retrotrasposoni Rider sono stati identificati in numerose specie quali la quinoa, la barbabietola rossa e la colza, tutte piantagioni economicamente importanti a livello mondiale.
Il lavoro degli scienziati, supportato economicamente sia dall’European Research Council che dal Gatsby Charitable Foundation, ha permesso di progettare protocolli di ingegneria genetica con i quali attivare i retrotrasposoni Rider anche in assenza di uno stimolo esterno, al fine di preparare direttamente le piantagioni a sopportare, se si presentasse il caso, condizioni climatiche estreme come quelle di lunga siccità.

Struttura di un retrotrasposone

Un retrotrasposone è una sequenza di DNA che si integra nel genoma di una cellula dopo essere passata per un intermedio a RNA. Pertanto, come si verifica con il materiale genetico di alcuni organismi biologici (es. virus a RNA), alla fine si verifica un processo di produzione di DNA complementare (o cDNA) che viene finalmente integrato nell’informazione biologica dell’individuo.
Solitamente si parla soltanto di trasposoni, sequenze di DNA che invece, “saltando” da un cromosoma all’altro, può causare danni da mutazione o generare un nuovo codice genetico responsabile dello sviluppo di caratteristiche fenotipiche vantaggiose. Non per altro, al giorno d’oggi tali preziose strutture biologiche non vengono più considerate junk DNA (DNA spazzatura), ma molti scienziati tendono a reputarle come la forza guida per l’evoluzione dei genomi e, chissà, delle specie.
Esistono due grandi famiglie di retrotrasposoni:

  • LTR = lunghe sequenze di DNA che codificano per due geni specifici. Un gene determina la sintesi di un enzima ad azione trascrittasi inversa, per la conversione del materiale genetico in RNA. Il secondo gene invece codifica per un’integrasi, responsabile invece dell’inserzione del cDNA finale nel genoma della cellula coinvolta nell’attivazione retrotrasposonica. Rappresentano l’8% dell’intero genoma umano.
  • Non-LTR = non presentano lunghe sequenze ripetute alle estremità e si suddividono a loro volta in LINE (codificano sempre per trascrittasi inversa e integrasi, ma si duplicano trasponendosi, causando un ingrandimento del genoma e raggiungendo il 21% dell’intero materiale genetico) e SINE (brevi sequenze di DNA raramente trascritte e prive di trascrittasi inversa, strettamente dipendenti dall’espressione delle LINE).
retrotrasposone
Schema riassuntivo delle principali fasi di integrazione di una sequenza retrotrasposonica in un genoma.

Roberto Parisi

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