Fattori di trascrizione che regolano lo sviluppo degli organi luminosi e la bioluminescenza nella lucciola identificati

8 marzo 2024 rapporto

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di Bob Yirka, Phys.org

Due bio-ricercatori, uno dell'Università Agricola di Huazhong, l'altro del Centro di Ricerca sulla Conservazione della Lucciola, entrambi in Cina, hanno identificato i fattori di trascrizione chiave che regolano lo sviluppo degli organi luminosi e della bioluminescenza nelle lucciole.

Nel loro studio, riportato sulla rivista Nature Communications, Xinhua Fu e Xinlei Zhu hanno manipolato i geni delle lucciole per apprendere di più su come regolano le funzioni dei propri organi luminosi.

Le lucciole sono una famiglia di coleotteri dal corpo morbido conosciuti per i loro organi luminescenti. Ricerche precedenti hanno dimostrato che prima di raggiungere la fase adulta, quando sono in grado di brillare e volare, le lucciole passano attraverso una fase larvale, in cui vivono nell'acqua come lucciole luminose. Ci sono più di 2.000 specie di lucciole, alcune delle quali non sono bioluminescenti.

In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno concentrato i loro sforzi su Aquatica leii, una specie che vive nelle risaie in Cina. Volevano sapere come le larve delle lucciole riescono a modificare i loro organi luminosi in una struttura diversa mentre maturano in adulti – da organi protettivi da larve a lanterne luminose da adulti. Volevano anche sapere come i coleotteri controllano le loro lanterne: ricerche precedenti hanno dimostrato che sono in grado di accenderle e spegnerle a piacimento.

Come adulti, le lanterne sono utilizzate come parte di un rituale di accoppiamento; sia maschi che femmine brillano. Le ricerche hanno dimostrato che la lanterna viene accesa a causa di una reazione chimica (quando la molecola di luciferina reagisce con l'ossigeno) in qualche modo avviata dalla lucciola. Per trovare le risposte, i ricercatori hanno condotto un'analisi genomica della lucciola.

Hanno concentrato la loro attenzione su otto particolari geni homeobox (quelli che regolano le caratteristiche anatomiche durante lo sviluppo embrionale), sospettando che potessero spiegare come il coleottero sia in grado di modificare così drasticamente il suo organo luminoso.

Hanno scoperto che il fattore di trascrizione AlABD-B ha giocato un ruolo importante nello sviluppo dell'organo luminoso – ha anche interagito con un altro fattore di trascrizione chiamato AlUNC-4. Hanno anche scoperto che i due fattori di trascrizione che lavoravano insieme erano in grado di attivare il gene AlLuc1, che è coinvolto nella produzione della luciferasi luminosa. Hanno identificato anche altri tre geni coinvolti nel processo: AlAp2, AlRepo e ALAntp.

I ricercatori prevedono di continuare il loro lavoro, sperando di trovare il modo in cui il coleottero è in grado di convertire così rapidamente e drasticamente un organo principale mentre passa da larva a lucciola adulta.

Informazioni sulla rivista: Nature Communications

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