Un team di ricercatori dell’Università del Massachusetts Amherst ha recentemente pubblicato uno studio pionieristico che risponde a una domanda centrale in biologia: come fanno gli organismi a mettere in moto un’ampia gamma di processi cellulari quando incontrano un cambiamento – sia internamente che nell’ambiente esterno – per prosperare nei momenti buoni o sopravvivere ai momenti brutti? La ricerca, focalizzata sulle piante e pubblicata in Cellula, identifica le interazioni tra quattro composti: pectina, proteine recettore FERONIA e LLG1 e il peptide segnale RALF. In particolare, il team ha scoperto che un processo di condensazione molecolare, chiamato separazione di fase liquido-liquido, che avviene tra la pectina e il RALF all’interfaccia parete cellulare-membrana cellulare, regola il modo in cui uno stimolo innesca molti processi cellulari. Insieme, questi processi generano una risposta vantaggiosa per la pianta.
“I biologi spesso lavorano in modo lineare: osserviamo l’arrivo di uno stimolo e poi monitoriamo una risposta specifica lungo un certo percorso cellulare che crediamo sia dietro quella risposta. Ma in realtà, le cellule mantengono una moltitudine di percorsi, che sono attentamente mantenuti e devono essere costantemente coordinati”, afferma Alice Cheung, eminente professoressa di biochimica e biologia molecolare presso l’UMass Amherst e autrice senior dell’articolo.
Cheung e il suo collaboratore di lunga data e co-autore senior Hen-Ming Wu hanno contemplato la questione dello stimolo e della risposta sin da quando hanno scoperto nel 2010 e nel 2015 che la coppia di recettori FERIONIA-LLG1 è un candidato ideale per risolvere l’impegnativo puzzle . FERONIA-LLG1 ha un impatto su quasi tutti gli aspetti della vita vegetale: la crescita da una piantina appena germogliata fino alla maturazione e alla riproduzione della generazione successiva, oltre a sostenere tutti i tipi di sfide intermedie, come malattie ed estremi climatici.
“Ci sono voluti molti anni da parte di due colleghi junior molto dedicati, il postdoc James Ming-Che Liu e la studentessa laureata Jessica Fang-Ling Yeh, i co-primi autori dell’articolo, e uno studente di dottorato in biologia molecolare e cellulare recentemente laureato , Robert Yvon”, dice Cheung. “Insieme hanno completato una serie di studi partiti da angolazioni diverse ma volutamente progettate per fornire una storia coerente, che altrimenti sarebbe impossibile raccontare.”
L’indagine è iniziata esaminando il modo in cui il segnale (o ligando) RALF influisce su FERONIA-LLG1 nella membrana cellulare. Il team ha osservato alcuni risultati sconcertanti: la cellula non ha semplicemente assorbito FERONIA-LLG1 nella cellula, un processo noto come endocitosi e una risposta tipica; ogni molecola della membrana cellulare testata dal team è stata colpita. Inoltre, a differenza della tipica interazione ligando-recettore, il ligando RALF è rimasto all’esterno della cellula in una matrice extracellulare ricca di pectina chiamata parete cellulare.
Il team ha poi esaminato le interazioni biochimiche e biofisiche tra le quattro molecole, come queste interazioni influenzano il comportamento di queste molecole a livello cellulare e come influenzano i risultati fisiologici delle piante utilizzando due stress ambientali spesso riscontrati: temperatura elevata e salinità.
I risultati forniscono, per la prima volta, un meccanismo per spiegare come le cellule vegetali coordinano molti percorsi diversi in risposta a un singolo segnale di stress per diventare più resilienti e sopravvivere. Il lavoro dimostra anche per la prima volta come la separazione di fase all’interfaccia parete cellulare-membrana cellulare, la prima linea in cui una cellula vegetale rileva e risponde agli stimoli esterni, può influenzare profondamente una risposta cellulare collettiva. Cheung aggiunge che “il lavoro non avrebbe potuto essere svolto senza le strutture principali dell’Istituto di scienze della vita applicate e il contributo di James Chambers, direttore del Light Microscopy Core e coautore dell’articolo”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
