Ti sei mai chiesto perché ti stanchi quando il sole tramonta? Perché alcuni petali di fiori si aprono di giorno e si chiudono di notte? O anche come le farfalle monarca sanno quando migrare verso sud? La vita sulla terra si è evoluta per prevedere che ore sono. Questo meccanismo è indicato come l’orologio circadiano: le piante e gli animali hanno risposte ritmiche e biologiche ai cicli terrestri di 24 ore e 365 giorni utilizzando segnali esterni come la luce e la temperatura. La ricerca condotta da Dmitri Nusinow, PhD, membro associato, Danforth Plant Science Center, e l’ex studente laureato di Nusinow Maria Sorkin, PhD, ha identificato un nuovo complesso proteico nelle piante che regola la risposta della temperatura dall’orologio circadiano. Poiché il cambiamento climatico influenza i modelli di temperatura giornalieri e stagionali, come notti e inverni più caldi, è fondamentale comprendere meglio come le piante interpretano e reagiscono ai segnali termici. Le loro scoperte “I GENI REGOLATI DAL FREDDO 27 e 28 antagonizzano l’attività trascrizionale del complesso circadiano RVE8/LNK1/LNK2,” sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Fisiologia vegetale.
“L’orologio è essenziale affinché le piante rispondano correttamente agli stimoli di temperatura”, ha scritto il primo autore Sorkin, e gli scienziati hanno scoperto una varietà di modi in cui l’orologio circadiano aiuta le piante ad acclimatarsi ai cambiamenti di temperatura e sopravvivere allo stress, specialmente in specie modello come Arabidopsis. “L’orologio circadiano è entrato Arabidopsis è ben studiato”, ha affermato Sorkin, “quindi la parte più entusiasmante di questo progetto è stata trovare un nuovissimo complesso proteico che regola le risposte di temperatura. Nessun altro aveva scoperto questa interazione, nemmeno in un sistema consolidato”. Il complesso comprende tre proteine che interagiscono la sera per adattarsi a temperature più fresche. Il team di ricerca ha identificato in modo importante la connessione meccanicistica tra queste proteine e l’ora specifica del giorno in cui avvengono le loro interazioni.
Sorkin ha fatto di tutto per scoprire come questi tre “pezzi del puzzle” proteici si uniscono”, ha detto Nusinow. “Siamo sempre alla ricerca di complessi proteici nel nostro lavoro, ma non sappiamo come interagiranno. La dedizione di Maria ha risolto questo enigma”, ha continuato. Le loro scoperte sono il risultato di tre anni di duro lavoro – a volte in orari strani a tarda notte e al mattino presto – per demistificare come e quando queste proteine lavorano insieme. Il team “ha visto nuovi complessi formati quando abbiamo condotto i nostri esperimenti in diversi momenti della giornata”, ha commentato Nusinow, “anche a poche ore di distanza l’uno dall’altro”.
Gli esperimenti del ricercatore hanno coinvolto la collaborazione con la Proteomics & Mass Spectrometry Facility (PMSF) del Danforth Center e il team di crescita delle piante. Il PMSF ha utilizzato una strumentazione all’avanguardia per identificare centinaia di potenziali proteine da esplorare per il team. Inoltre, i collaboratori dell’Università di Friburgo in Germania, il Plant-Environment Signaling Group dell’Università di Utrecht e la Fundación Instituto Leloir, Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas in Argentina, hanno generosamente condiviso materiale vegetale per l’analisi di queste proteine.
Il laboratorio Nusinow è entusiasta di continuare a studiare questo complesso proteico a diverse temperature con Stefanie King, coautrice e studentessa del secondo anno alla Washington University di St. Louis. “Sono grato di imparare da Maria e dagli esperimenti di progettazione per osservare la struttura e la regolamentazione del complesso nel suo insieme”, ha detto King. Ora che i ricercatori hanno dimostrato che il complesso proteico interagisce in momenti specifici della giornata, sono interessati a comprendere ulteriormente l’interazione a temperature variabili. Inoltre, Stefanie non vede l’ora di fare da mentore a uno stagista NSF REU in queste tecniche durante l’estate.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation, dal National Institute of Health, dalla William H. Danforth Plant Science Fellowship presso il Danforth Plant Science Center, dalla William H. Danforth Plant Science Fellowship della Washington University di St. Louis, dalla German Research Foundation e l’Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.
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