A pesar de lo esenciales que son las plantas para la vida en la Tierra, se sabe poco acerca de cómo partes de las células vegetales orquestan el crecimiento y el enverdecimiento. Al crear plantas mutantes, los investigadores de UC Riverside han descubierto una vía de comunicación celular buscada por los científicos durante décadas.
Tanto las plantas como los humanos tienen proteínas especializadas sensibles a la luz. En los humanos, estas proteínas residen en la retina, lo que nos permite ver. En las plantas, se llaman fitocromos y se alojan principalmente en el núcleo, que sirve como control maestro para las células.ocupaciones.
El proceso de fotosíntesis, que convierte el dióxido de carbono en azúcar y estimula el crecimiento de las plantas, comienza cuando la luz golpea los fitocromos en el núcleo. El núcleo tiene que enviar un comando a un sub-órgano llamado plastid para transformarse en un cloroplasto, que fabrica el pigmento verde clorofila.
"El núcleo es como el gobierno federal de la célula, mientras que un sub-órgano llamado plastidio funciona más como el estado", dijo Meng Chen de UCR, profesor asociado de biología celular cuyo laboratorio es uno de los pocos en el mundo.en comunicaciones fitocromáticas: "Hasta ahora, no sabíamos cómo el núcleo enviaba el comando 'volverse verde' a los plastidios, diciéndoles que activaran sus genes de fotosíntesis".
La forma en que el equipo de Chen llegó a la respuesta se detalla en dos nuevos artículos publicados hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Históricamente, parte del desafío ha sido identificar cuál de los 25,000 genes nucleares es responsable de regular el proceso de enverdecimiento de la célula. Para encontrar a los reguladores, Chen y su equipo razonaron que los mismos genes deben controlar no solo el enverdecimiento de las plantas, sino también otros procesostambién, como la altura.
"El regulador que estábamos buscando controlaría ambas cualidades, altura y color", dijo Chen.
Tomaron una pequeña planta con flores y crearon versiones químicamente de ella que no pueden fabricar cloroplastos, incluso cuando están expuestos a la luz. Luego, buscaron mutantes que sean tanto albinos como altos. Por suerte, el equipo de Chen descubrió quecreó algunos mutantes con ambas cualidades.
La comparación del ADN de la planta silvestre con el ADN de la planta mutada permitió al equipo identificar dos genes responsables de regular el enverdecimiento.
"Las plantas sin ninguno de estos genes no responden a la luz, se convierten en plántulas altas y albinas", dijo el coautor del estudio Chan Yul Yoo, biólogo molecular de la UCR y primer autor de ambos artículos.
Comprender el control maestro del desarrollo de cloroplastos podría tener profundas implicaciones para las nuevas tecnologías para mejorar los rendimientos de los cultivos y ayudar a las plantas a hacer frente al cambio climático. Pero los beneficios de este descubrimiento no se limitan a las plantas. El laboratorio de Chen está financiado por los Institutos Nacionales de Saluddebido a las implicaciones de este trabajo en la investigación del cáncer.
Las mitocondrias, los generadores de energía de las células vegetales y animales, juegan un papel en el cáncer porque están involucradas en la muerte celular programada. Las comunicaciones entre el núcleo de una célula y la mitocondria son análogas a las comunicaciones entre el núcleo de la célula vegetal y los cloroplastos.
"Descubrir la vía de comunicación núcleo-cloroplasto en las plantas podría generar nuevos conocimientos sobre la expresión génica en las células humanas y su regulación errónea en los cánceres", dijo Chen.
Los miembros adicionales de los equipos de estudio incluyeron a Elise Pasoreck de UCR, He Wang y Gregor Blaha, así como Emily Yang, Fay-Wei Li, Kathleen Pryer y Tai-ping Sun del Departamento de Biología de la Universidad de Duke, Jun Cao yDetlef Weigel, del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo, y Jiangxin Liu y Pei Zhou, del Departamento de Bioquímica del Centro Médico de la Universidad de Duke.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Jules Bernstein. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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