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Ruolo delle proteine HD-ZIP II nella transizione da simmetria biradiale a radiale
L'organo riproduttivo femminile, il gineceo, della pianta modello Arabidopsis thaliana è finora l'unico esempio noto studiato a livello molecolare di una struttura in via di sviluppo che si riprogramma nel tempo per ottenere una transizione da simmetria bilaterale a radiale.
In uno studio condotto presso l’IBPM-CNR in collaborazione con il John Innes Center (UK) e il CREA-GB (Roma) è stato analizzato il ruolo dei fattori di trascrizione HAT3 e ATHB4 nel passaggio da simmetria bilaterale a simmetria radiale durante la formazione dello stilo, la parte apicale del gineceo, nella pianta modello Arabidopsis thaliana. In precedenti studi, era stato dimostrato che questa transizione avviene attraverso vari stadi supportati da un cambiamento della distribuzione dell’ormone auxina. In particolare, nella parte apicale del gineceo in formazione l’auxina passa da una distribuzione a due foci (simmetria bilaterale) ad una a 4 foci (biradiale), ed infine ad un anello completo (radiale). Questo processo è controllato in modo cooperativo dai fattori di trascrizione bHLH SPATULA (SPT), INDEHISCENT e HECATE1, 2 e 3. I relativi mutanti, spatula e indehiscent sono bloccati allo stadio bilaterale a due foci, mentre il mutante triplo hecate1, 2, 3 è bloccato allo stadio biradiale a quattro foci.
Nel lavoro, appena pubblicato sulla rivista Nature Communications, viene descritto il ruolo di HAT3 e ATHB4, due fattori di trascrizione noti come target diretti di SPATULA, per il completamento del processo che porterà alla formazione dell’organo radializzato. Nel lavoro viene mostrato che i geni HAT3 e ATHB4 sono controllati positivamente anche dai geni HECATE in modo cooperativo con SPATULA. Si è stabilito che HAT3 e ATHB4 controllano la distribuzione dell’auxina e la sensibilità all’ormone citochinina. E’ stato inoltre osservato un controllo a feedback negativo di HAT3 e ATHB4 sul gene SPATULA. Questa regolazione è molto probabilmente responsabile del corretto bilancio della segnalazione ormonale nel tempo e nello spazio di auxina e citochinina, in modo da permettere la transizione della simmetria e la formazione del corretto organo radializzato.
Qui il link all'articolo originale su Nature Communications: Coordination of biradial-to-radial symmetry and tissue polarity by HD-ZIP II proteins.
Con questo lavoro, si vuole ricordare la nostra collega Ida Ruberti, purtroppo venuta a mancare durante la fase finale di questo lavoro, per il suo ruolo fondamentale nella concettualizzazione del progetto e le approfondite discussioni sui risultati.
(EN)
Role of HD-ZIP II proteins in the transition from biradial to radial symmetry
The female reproductive organ, the gynoecium, of the model plant Arabidopsis thaliana is so far the only known example studied at the molecular level of a developing structure that reprograms itself over time in order to achieve a transition from bilateral to radial symmetry.
A study run at the IBPM-CNR in collaboration with the John Innes Centre (UK) and CREA-GB (Rome), shows the role of the transcription factors HAT3 and ATHB4 in the transition from bilateral to radial symmetry during stylus formation, the apical part of the gynoecium, in Arabidopsis. In previous studies, it had been shown that this transition occurs through various stages supported by a change in the distribution of the auxin hormone. In particular, in the apical part of the developing gynoecium, auxin passes from a distribution with two foci (bilateral symmetry) to one with 4 foci (biradial), and finally to a complete ring (radial). This process is cooperatively controlled by the transcription factors bHLH SPATULA (SPT), INDEHISCENT and HECATE1, 2 and 3. The related mutants, spatula and indehiscent are blocked at the bilateral two-foci stage, while the triple mutant hecate1, 2, 3 it is stuck at the four foci biradial stage.
In the work just published in the journal Nature Communications, the role of HAT3 and ATHB4, two transcription factors known as direct targets of SPATULA, is shown as pivotal for the completion of the process that will lead to the formation of the radialized organ. In the article it is shown that the HAT3 and ATHB4 genes are also positively controlled by the HECATE genes in a cooperative way with SPATULA. It has been established that HAT3 and ATHB4 control the distribution of auxin and sensitivity to the cytokinin hormone. A negative feedback control of HAT3 and ATHB4 on the SPATULA gene was also observed. This regulation is most likely in responsible for the correct balance of the hormone signaling in time and space of auxin and cytokinin, to allow for symmetry transition and formation of the correct radialized organ.
Here the link to the original work published on Nature Communications: Coordination of biradial-to-radial symmetry and tissue polarity by HD-ZIP II proteins.
With this work, we would like to remember our colleague Ida Ruberti, who sadly passed away during the final phase of this work, for her fundamental role in the conceptualization of the project and the in-depth discussions on the results.
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