Piccoli insetti succhiatori di linfa chiamati afidi possono sopravvivere abbastanza bene quando sono sottoposti
ad una dieta a base di zucchero. La chiave del loro successo sono i batteri simbionti, che vivono all'interno delle cellule degli afidi e producono amminoacidi, i blocchi costitutivi delle proteine necessarie per la crescita.
Nella ricerca pubblicata su G3: Genes, Genomes, Genetics, ricercatori dell'Università della California, Riverside, mostrano che le cellule di afide specifiche dei batteriofili che ospitano i batteri simbiotici hanno schemi di metilazione del DNA diversi a seconda del tipo di linfa vegetale che l'afide sta consumando .
La metilazione del DNA è un modo di regolare l'espressione genica che non comporta modifiche alla sequenza del DNA stesso, il che significa che i geni possono essere attivati o disattivati a seconda dei fattori ambientali. Lo studio è il primo a dimostrare che i pattern di metilazione del DNA nelle cellule di insetti simbiotici sono correlati alla dieta delle piante ospiti.
Allison Hansen, un assistente Professore di entomologia presso l'UCR, ha affermato che le differenze nella metilazione del DNA e i conseguenti cambiamenti nell'espressione genica puntano a percorsi metabolici condivisi tra l'afide e i suoi batteri simbionti. Cambiando l'espressione genica, l'afide può assicurarsi che i batteri abbiano gli ingredienti di cui hanno bisogno per produrre nutrienti essenziali da una dieta ricca di zuccheri.
"Questo studio fornisce informazioni interessanti sulla stretta relazione che gli afidi hanno sviluppato con i loro batteri simbionti da quando si sono co-evoluti per circa 150-200 milioni di anni", ha detto Hansen. "La metilazione del DNA ded i batteriociti probabilmente consente agli afidi di lavorare insieme ai loro batteri residenti per sopravvivere, specialmente quando passano a una linfa delle piante che non è ricca di sostanze nutritive".
Hansen e Dohyup Kim, un dottorando nel dipartimento di entomologia dell'UCR e autore principale dell'articolo, hanno analizzato uno dei più grandi set di dati sulla metilazione del DNA per gli insetti che si basano su simbionti nutrizionali. La coppia ha usato un modello di sistema di microbi degli insetti composto da afidi della pianta di piselli e il batterio Buchnera.
I ricercatori hanno scoperto che i geni chiave degli afidi coinvolti nella simbiosi nutrizionale sono stati attivati nei batteriociti - le cellule afidi che ospitano i batteri - nelle diete a basso contenuto di nutrienti. Uno di questi geni è una proteina che ricicla l'ammoniaca nella glutammina, un ingrediente essenziale necessario ai batteri per sostenere gli afidi sottoposti a una dieta a ridotto contenuto di azoto. Un altro gene codifica per una proteina che trasporta la glutammina nei batteriociti, dove può essere utilizzata dai batteri.
"Nelle relazioni animali-microbi a lungo termine, molti microbi formano percorsi metabolici condivisi con i loro ospiti animali, ma il modo in cui questi processi sono regolati reciprocamente è rimasto un mistero", ha detto Hansen. "La nostra ricerca punta alla regolazione del gene epigenetico attraverso la metilazione del DNA come un modo per indurre questa risposta normativa, tuttavia è necessario più lavoro per comprendere appieno le nostre osservazioni".
Fonte:G3: Genes, Genomes, Genetics
