Como nos animais, os gametas vegetais têm células auxiliares ou companheiras que os auxiliam durante o desenvolvimento (revisado em Feng e Dickinson, 2013). Espetacularmente, a principal célula companheira masculina (também conhecida como célula vegetativa) – ao se desenvolver no tubo polínico – entrega até mesmo os dois espermatozoides ao óvulo. Nos últimos anos, a análise molecular de grãos de pólen e sacos embrionários (os 'gametófitos' masculinos e femininos) apontou para um papel adicional e inesperado para essas células. Em um artigo de 2009 na Cell, Keith Slotin e co-autores relataram que no pólen jovem, elementos transponíveis (TEs; trechos 'parasitários' de DNA) na célula vegetativa tornaram-se ativos através da remoção da metilação silenciadora e geram pequenos (si)RNAs interferentes . Esses RNAs então se moveram para os espermatozoides e silenciaram TEs potencialmente deletérios pela metilação do DNA. Isso espelha, de certa forma, os sistemas PIWI e MIWI de moscas e mamíferos, que também silenciam TEs, mas aqui os siRNAs são gerados dentro das próprias células germinativas. Outros autores sugeriram posteriormente que o grande número de siRNAs encontrados no endosperma (o sucessor da célula companheira feminina, também conhecida como célula central) pode desempenhar uma função semelhante e suprimir a atividade de TE no óvulo (revisado em Feng e Dickinson, 2013). . Tal processo pode não afetar apenas TEs, mas também pode silenciar genes codificadores nas células germinativas.
Embora fosse uma ideia atraente, as evidências fornecidas eram, no entanto, do tipo prova fumegante. Embora Slotkin e co-autores tenham mostrado que siRNAs derivados de TE estavam sendo formados na célula vegetativa, as evidências do transporte e da atividade desses RNAs uma vez nos espermatozoides eram um pouco confusas. Neste ano Annals of Botany Palestra Especial no Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Oxford, Doutor Xiaoqi Feng da UC Berkeley relatou como os dados de seu último artigo científico (Ibarra et al., 2012) mostraram que, em mutantes de arabidopsis onde a desmetilação de TEs falha em células vegetativas de pólen (e, portanto, nenhum siRNAs são gerados), os mesmos TEs no esperma vizinho as células estavam submetiladas. Os experimentos do Dr. Feng sugerem fortemente que, uma vez que os espermatozoides têm todo o maquinário para silenciar esses transposons por meio da metilação do DNA dependente de RNA (RdDM), os siRNAs das células companheiras (células vegetativas) são necessários para que esse processo ocorra.
Até aí tudo bem - mas como os siRNAs saem da célula vegetativa, através de duas membranas plasmáticas e uma parede celular vestigial, e chegam aos espermatozóides? Isso tem sido um problema desde que a ideia de Slotkin e co-autores chegou às bancas em 2009. Certamente há alguma evidência de estudos microscópicos de que a separação entre as células germinativas (espermatozóides) e sua célula vegetativa companheira pode não ser completa, mas ambas as células específicas Dados de sequenciamento de RNA e a identificação de um número crescente de proteínas marcadoras específicas de células vegetativas e espermatozóides sugerem que esses dois tipos de células são totalmente independentes. Em resposta, Slotkin e os co-autores apontariam para experimentos mostrando que um micro RNA artificial direcionado a GFP (amiR) expresso na célula vegetativa pode suprimir a expressão de um gene marcador GFP específico de esperma. No entanto, como foi apontado posteriormente (Grant-Downton et al., 2013), o promotor da célula vegetativa usado para expressar o amiR (LAT52) não é verdadeiramente específico do tipo de célula e ocorre tardiamente no desenvolvimento do micrósporo, o que significa que o TE Os siRNAs gerados pelo núcleo tardio do micrósporo podem ser herdados pela linhagem germinativa através do citoplasma que eles compartilharam. De fato, quando um GFP amiR foi expresso usando um promotor de células vegetativas muito 'tight' (VCK1), ele falhou em silenciar um gene GFP expresso em células de esperma (Grant-Downton et al., 2013). Um problema com esses experimentos pode estar no uso de amiRs, pois, embora o movimento intercelular de pequenos RNAs esteja bem documentado em plantas, a maioria dos experimentos envolveu siRNAs e não miRNAs (amiRNAs ou outros). Pode ser simplesmente que os microRNAs não se movam de célula para célula com a facilidade dos siRNAs.
Então, onde estamos agora? Os dados de sequenciamento certamente mostram uma congruência convincente entre os TEs não metilados em linhagens mutantes e a falta de silenciamento em suas contrapartes de gametas. No entanto, questões-chave sobre quando os siRNAs – que certamente são peças-chave nesse jogo de xadrez intercelular – são gerados pelo núcleo vegetativo, e se são herdados ou transportados para a linha germinativa, terão que aguardar um melhor entendimento de eventos moleculares no micrósporo – particularmente o momento da desmetilação TE em relação à citocinese e à integridade dos produtos da divisão.
REFERÊNCIAS
Feng, X, Zilberman, D, Dickinson, H. (2013) Uma conversa entre gerações: Soma-Germ Cell Crosstalk in Plants Developmental Cell. 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). MicroRNAs artificiais revelam diferenças específicas de células na atividade de pequenos RNAs na biologia atual do pólen. 23 (14) doi:10.1016/j.cub.2013.05.055
Ibarra, AC, Feng, X., Schoft, VK, and Hsieh, TF, Uzawa, R., Rodriguez, JA, Zemach, A., Chumak, N., Machlicova, A., Nishimura, T., Rojas, D ., Fischer, RL, Tamaru, H. e Zilberman, D. (2012). A desmetilação ativa do DNA nas células companheiras vegetais reforça a metilação do transposon nos gametas. Ciência 337: 1360-1364
Slotkin, RK, Vaughn, M., Borges, F., Tanurdzic, M., Becker, JD, Feijo, JA e Martienssen, RA (2009) Reprogramação epigenética e silenciamento de RNA pequeno de elementos transponíveis. Cela 136: 461-472
Hugh Dickinson
Departamento de Ciências Vegetais da Universidade de Oxford.
