Al igual que en los animales, los gametos de las plantas tienen células auxiliares o compañeras que los ayudan durante el desarrollo (revisado en Feng y Dickinson, 2013). Espectacularmente, la principal célula compañera masculina (también conocida como célula vegetativa), al convertirse en el tubo polínico, incluso entrega los dos espermatozoides al óvulo. En los últimos años, el análisis molecular de los granos de polen y los sacos embrionarios (los 'gametofitos' masculinos y femeninos) ha señalado un papel adicional e inesperado para estas células. En un artículo de 2009 en Cell, Keith Slotin y los coautores informaron que en el polen joven, los elementos transponibles (TE, tramos 'parásitos' de ADN) en la célula vegetativa se activaron mediante la eliminación de la metilación silenciadora y generar pequeños ARN (si) de interferencia. . Estos ARN luego se trasladaron a los espermatozoides y silenciaron los TE potencialmente nocivos mediante la metilación del ADN. Esto refleja de alguna manera los sistemas PIWI y MIWI de moscas y mamíferos, que también silencian los TE, pero aquí los siRNA se generan dentro de las propias células germinales. Posteriormente, otros autores sugirieron que la gran cantidad de ARNsi que se encuentran en el endospermo (el sucesor de la célula compañera femenina, también conocida como célula central) puede llevar a cabo una función similar y suprimir la actividad TE en el óvulo (revisado en Feng y Dickinson, 2013) . Por supuesto, tal proceso no solo puede afectar a los TE, sino que también podría silenciar los genes codificantes en las células germinales.
Si bien es una idea atractiva, la evidencia proporcionada fue, sin embargo, de la variedad de pistola humeante. Mientras que Slotkin y sus coautores demostraron que los ARNsi derivados de TE se estaban formando en la célula vegetativa, la evidencia del transporte y la actividad de estos ARN una vez en los espermatozoides era un poco confusa. En estos años Annals of Botany Conferencia especial en el Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Oxford, Dra. Xiaoqi Feng de UC Berkeley informó cómo los datos de su último artículo de Science (Ibarra et al., 2012) mostraron que, en mutantes de arabidopsis donde la desmetilación de los TE falla en las células vegetativas del polen (y, por lo tanto, no se generan siRNA), los mismos TE en el esperma vecino las células estaban submetiladas. Los experimentos del Dr. Feng sugieren fuertemente que, dado que los espermatozoides tienen toda la maquinaria para silenciar estos transposones a través de la metilación del ADN dependiente de ARN (RdDM), se requieren ARNsi de células acompañantes (células vegetativas) para que este proceso tenga lugar.
Hasta aquí todo bien, pero ¿cómo llegan los siRNA desde la célula vegetativa, a través de dos membranas plasmáticas y una pared celular vestigial, hasta los espermatozoides? Esto ha sido un problema desde que la idea de Slotkin y sus coautores llegó a los quioscos en 2009. Sin duda, hay alguna evidencia de estudios microscópicos de que la separación entre las células de la línea germinal (espermatozoides) y su célula vegetativa compañera puede no ser completa, pero ambas son específicas de cada célula. Los datos de secuenciación de ARN y la identificación de un número creciente de proteínas marcadoras específicas de células vegetativas y espermatozoides sugieren que estos dos tipos de células son completamente independientes. En respuesta, Slotkin y sus coautores señalarían experimentos que muestran que un micro ARN artificial (amiR) dirigido a GFP expresado en la célula vegetativa puede suprimir la expresión de un gen marcador de GFP específico de esperma. Sin embargo, como se señaló posteriormente (Grant-Downton et al., 2013), el promotor de células vegetativas utilizado para expresar el amiR (LAT52) no es verdaderamente específico del tipo de célula y aparece tarde en el desarrollo de microsporas, lo que significa que el TE Los siRNA generados por el núcleo de microsporas tardías podrían ser heredados por la línea germinal a través del citoplasma que una vez compartieron. De hecho, cuando se expresó un amiR de GFP utilizando un promotor de células vegetativas muy "ajustado" (VCK1), no logró silenciar un gen GFP expresado en células espermáticas (Grant-Downton et al., 2013). Un problema con estos experimentos puede residir en el uso de amiR, ya que si bien el movimiento intercelular de pequeños ARN está bien documentado en plantas, la mayoría de los experimentos han involucrado siARN y no miARN (amiARN u otros). Puede ser simplemente que los microARN no se muevan de una célula a otra con la facilidad de los siARN.
¿Entonces, dónde estamos ahora? Los datos de secuenciación ciertamente muestran una congruencia convincente entre los TE no metilados en líneas mutantes y la falta de silenciamiento en sus contrapartes de gametos. Sin embargo, las preguntas clave relacionadas con cuándo los siRNA, que sin duda son piezas clave en este juego de ajedrez intercelular, son generados por el núcleo vegetativo, y si son heredados o transportados a la línea germinal, tendrán que esperar una mejor comprensión. de eventos moleculares en la microspora, particularmente el momento de la desmetilación de TE en relación con la citocinesis y la integridad de los productos de división.
Referencias
Feng, X, Zilberman, D, Dickinson, H. (2013) Una conversación entre generaciones: diafonía de células soma-germinales en células de desarrollo de plantas. 24 (3): 215-225 doi:10.1016/j.devcel.2013.01.014
Grant-Downton, R, Kourmpetli, S, Hafidh, S, Khatab, H, Le, Trionnaire G, Dickinson, H, Twell, D. (2013). Los microARN artificiales revelan diferencias específicas de células en la actividad del ARN pequeño en el polen Current Biology. 23 (14) doi:10.1016/j.cub.2013.05.055
Ibarra, AC, Feng, X., Schoft, VK y Hsieh, TF, Uzawa, R., Rodriguez, JA, Zemach, A., Chumak, N., Machlicova, A., Nishimura, T., Rojas, D ., Fischer, RL, Tamaru, H. y Zilberman, D. (2012). La desmetilación activa del ADN en las células compañeras de plantas refuerza la metilación del transposón en los gametos. Ciencia 337: 1360-1364
Slotkin, RK, Vaughn, M., Borges, F., Tanurdzic, M., Becker, JD, Feijo, JA y Martienssen, RA (2009) Reprogramación epigenética y silenciamiento de ARN pequeño de elementos transponibles. Celda 136: 461-472
hugh dickinson
Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Oxford.
