Analisi delle proteine HOP di Arabidopsis thaliana nella risposta mediata da auxina

In Arabidopsis thaliana i geni che codificano per le Hsp90-hsp70-Organizing-Proteins (HOPs) sono tre, studi precedenti nel laboratorio ospitante hanno dimostrato il loro coinvolgimento sia nell'attenuazione di stress a carico del reticolo endoplasmatico, sia nel controllo di qualità delle proteine (QC) a seguito di stress termico. Nonostante ciò il ruolo di queste proteine nell'adattamento a un moderato aumento di temperatura a lungo termine, non era ancora stato studiato. La crescita di germogli a temperatura moderatamente elevata rispetto a quella fisiologica induce la termo-morfogenesi, che si evidenzia con tre alterazioni del fenotipo: i) allungamento dell'ipocotile ii) aumento della quantità di radici secondarie iii) aumento della lunghezza della radice primaria (Wang et al., 2016). Il disegno sperimentale in questo lavoro di tesi ha previsto un esperimento di crescita a 29°C di piante wt (Col0) e mutanti triple knock out (hop1 hop2 hop3). L'esperimento ha evidenziato che l'allungamento dell'ipocotile è più accentuato nelle piante wild type rispetto alle piante mutanti. L'effetto meno marcato dell'auxina sui germogli delle piante mutanti per i geni HOPs ha portato alla formulazione di un'ipotesi secondo cui queste co-chaperonine possano svolgere il loro ruolo di stabilizzatrici del recettore citosolico TIR1, insieme alle HSP90. Altri esperimenti hanno permesso di dimostrare che i mutanti knock-out sviluppano anche in condizioni di crescita fisiologiche, un fenotipo di minor accrescimento della radice primaria in termini di lunghezza e di quelle secondarie in termini di numerosità. Esperimenti condotti fornendo auxina esogena dimostrano anche un parziale recupero del fenotipo wild type da parte dei mutanti ko. Chiarito il coinvolgimento delle proteine HOPs nel pathway auxinico, al fine di chiarificare il loro ruolo specifico sono stati messi a punto due ulteriori esperimenti. Il primo ha previsto la quantificazione dell'espressione genica di proteine coinvolte nel trasporto simplastico dell'auxina (PIN1 e PIN3) utilizzando la Real-Time-RTqPCR; da letteratura infatti (D'alessandro et al., 2015) mutanti knock-out per un'altra co-chaperonina (p23), hanno mostrato una minore espressione rispetto ai wt per ciò che riguarda i due carrier. Le nostre indagini a riguardo confermano che invece i livelli di espressione genica di questi due trasportatori rimangono invariati tra hop1 hop2 hop3 e Col-0. Il secondo esperimento ha previsto la costituzione di incroci genetici tra piante knock-out per i singoli geni HOP (hop1-1, hop2-1 e hop3-1) o per il mutante triplo (hop1 hop2 hop3) e piante esprimenti geni reporter per la presenza di auxina (DR5 o SKBP2) fusi con il gene per la β-galattosidasi. Le evidenze portate alla luce dagli esperimenti di crescita e fisiologia ci spingono a formulare un'ipotesi di modello (ancora non completamente dimostrato, ma promettente) tale per cui le proteine HSP90 siano coadiuvate durante il loro ruolo di chaperonine dalle proteine HOPs, nella stabilizzazione del recettore citosolico TIR1. Aprendo la possibilità che il pathway dell'auxina sia regolato anche tramite la funzione delle HOP. Poiché il primo adattamento allo stress idrico e termico delle piante è la modulazione dell'RSA, comprendere meglio in quali termini le proteine HOPs siano coinvolte nella segnalazione auxinica è indispensabile per future applicazioni di breeding per la tolleranza a stress abiotici e in particolare a stress idrici/termici.