Cuando se desarrolla un organismo multicelular, cada célula necesita conocer su lugar en relación con todas las demás células. Esto significa que las células necesitan comunicarse entre sí para crear los patrones a partir de los cuales surgen diferentes tejidos y tipos de células. En el caso de los animales, nosotrosConozca las señales y los mecanismos que impulsan estos procesos de diseño.
Con las plantas es diferente, porque las plantas multicelulares han evolucionado independientemente de los animales multicelulares. La profesora Marja Timmermans del Centro de Biología Molecular de las Plantas de Tübingen ha trabajado con colegas de los Laboratorios Cold Spring Harbor en Nueva York para descubrir que la comunicación celular durante el diseño en las plantas se lleva a caboa través de un mecanismo único e intrincado. Las plantas usan "ARN pequeños" como señales móviles. Los ARN pequeños eran conocidos anteriormente por su papel en los mecanismos de defensa contra herbívoros o patógenos de enfermedades, pero como el nuevo estudio muestra también subyacen que las células en la hoja adquierenla identidad correcta en el espacio y el tiempo. Los resultados de esta investigación se han publicado en el último número de Developmental Cell.
"La investigación sobre la formación de patrones en organismos tiene una rica historia en Tubinga", señala Marja Timmermans. A principios de los años setenta, los profesores Hans Meinhardt y Alfred Gierer, luego en el Instituto Max Planck para la Investigación de Virus, elaboraron principios básicos sobre cómoel patrón puede surgir en una población de células, y la profesora Christiane Nüsslein-Volhard, directora del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, recibió el premio Nobel por su trabajo en el control genético del patrón en el huevo de la mosca de la fruta Drosophila en 1995.
La comunicación y el patrón en animales multicelulares a menudo se producen a través de señales móviles, que utilizan gradientes de concentración. Dependiendo de la concentración, y a menudo en un valor umbral, las células se especializan en diversas tareas. Este mecanismo ahora también se observa en las plantas, aunqueusan otras sustancias químicas de señal. A diferencia de las células animales, las células vegetales pueden estar conectadas a través de puentes de plasma, lo que permite que los factores reguladores se muevan por todo el sistema y contribuyan al diseño.
Marja Timmermans y sus colegas siguieron pistas que indicaban que los ARN pequeños podrían estar involucrados en el diseño de células vegetales. Los ARN pequeños son cadenas de moléculas cortas que coinciden perfectamente con ciertas secciones reguladoras de información genética en ADN o ARN. Pueden unirse allí,evitando así la lectura de esos genes particulares. Los ARN pequeños permiten una regulación precisa de la producción de proteínas y, por lo tanto, también los procesos de desarrollo en las células.
mecanismo de alto rendimiento para transmitir información de posicionamiento
Utilizando una planta modelo para genética, Arabidopsis o berro, los investigadores investigaron qué papel desempeñaban los pequeños ARN en el posicionamiento y desarrollo de la nueva hoja. Al introducir pequeños ARN artificiales, cambiaron la concentración de estos elementos de coordinación y observaron cómolas células en la hoja en crecimiento respondieron: "Lo sorprendente fue que los ARN pequeños fueron capaces de producir patrones estables", dice Timmermans. Al igual que con los productos químicos de señal móvil en animales, los ARN pequeños forman un gradiente de concentración ". A diferencia de las señales de desarrollo convencionales, los ARN pequeños operan de una manera altamente específica y pueden intervenir directamente en la actividad genética ".
Los ARN pequeños, por lo tanto, podrían regular la actividad de ciertos genes dependiendo de su ubicación, sin retroalimentación de otros componentes en el proceso. "Los ARN pequeños móviles proporcionan un mecanismo de alto rendimiento para transmitir información de posicionamiento. Pueden desarrollar patrones de desarrollo precisos,"Timmermans resume.
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Materiales proporcionado por Universitaet Tübingen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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