Los científicos de la Universidad de Washington en St. Louis aislaron una enzima que controla los niveles de dos hormonas vegetales simultáneamente, uniendo las vías moleculares para el crecimiento y la defensa.
Al igual que los animales, las plantas han desarrollado pequeñas moléculas llamadas hormonas para controlar eventos clave como el crecimiento, la reproducción y las respuestas a las infecciones. Los científicos saben desde hace tiempo que distintas hormonas vegetales pueden interactuar de formas complejas, pero la forma en que lo han hecho sigue siendo un misterio.
En un artículo publicado en la edición del 14 de noviembre de Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo de investigación de Joseph Jez, profesor de biología en Artes y Ciencias y profesor del Instituto Médico Howard Hughes, informa que la enzima GH3.5 puede controlar los niveles de dos hormonas vegetales, auxina y ácido salicílico. Es la primeraenzima de este tipo conocida por controlar clases de hormonas completamente diferentes.
La auxina controla un rango de respuestas en la planta, incluido el crecimiento celular y tisular y el desarrollo normal. El ácido salicílico, por otro lado, ayuda a las plantas a responder a las infecciones, que a menudo le quitan recursos al crecimiento. Las plantas deben controlar estrictamente los niveles deauxina y ácido salicílico para crecer adecuadamente y reaccionar ante nuevas amenazas.
"Las plantas controlan los niveles hormonales a través de una combinación de hacerlos, romperlos, modificarlos y transportarlos", dijo Corey Westfall, una ex estudiante graduada que dirigió este trabajo de laboratorio de Jez junto con la actual estudiante graduada Ashley Sherp.
Al unir un aminoácido con una hormona, GH3.5 elimina las hormonas de la circulación, reduciendo su efecto en la planta.
Aunque los científicos sospechaban que la auxina controlada por GH3.5 y el ácido salicílico, esta doble acción no se había demostrado en las plantas.
"Nuestra pregunta fue realmente simple", dijo Sherp. "¿Puede esta enzima realmente controlar múltiples hormonas? Y si eso es cierto en un tubo de ensayo, ¿qué sucede en una planta?"
Para descubrir, los investigadores indujeron a las plantas a acumular grandes cantidades de la proteína y luego midieron sus niveles de hormonas. Cuando GH3.5 se expresó en niveles altos, las cantidades de auxina y ácido salicílico se redujeron.promoviendo la auxina, las plantas se mantuvieron pequeñas y atrofiadas.
El experimento demostró que GH3.5 regula distintas clases de hormonas, pero ¿cómo lo hace?
Buscando respuestas con rayos X
Para comprender mejor cómo la enzima podría controlar tanto la auxina como el ácido salicílico, los científicos cristalizaron GH3.5 y enviaron los cristales a la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble, Francia.
El acelerador de partículas ayudó a los investigadores a disparar poderosos rayos X en el cristal de la proteína, y la difracción de los rayos X proporcionó información sobre la estructura átomo por átomo de la enzima. Westfall reunió estos datos en tresreconstrucción dimensional de GH3.5, mostrándolo congelado en el acto de modificar la auxina.
Los científicos esperaban encontrar diferencias clave entre GH3.5 y proteínas relacionadas que explicarían su capacidad única de modificar múltiples hormonas.
Para su sorpresa, la parte de la enzima que une y modifica las hormonas parecía casi idéntica a las enzimas relacionadas que solo pueden modificar la auxina. Las sorprendentes similitudes entre el GH3.5 multipropósito y sus parientes de un solo uso sugieren que los elementos no reconocidos deestas proteínas influyen en las moléculas que pueden unir y transformar.
"Estos resultados sorprendentes significan que está sucediendo algo que no estamos viendo en la secuencia o la estructura de estas enzimas", dijo Jez.
Resolver este misterio podría decirnos más sobre cómo las enzimas distinguen entre moléculas similares, una capacidad discriminatoria que es crítica para toda la vida, incluidas las personas y las plantas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Eric Hamilton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :