Investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST han arrojado luz sobre el papel reproductivo del ADN de 'materia oscura': secuencias de ADN no codificantes que anteriormente parecían no tener función.
Sus hallazgos, publicados hoy en Comunicaciones de la naturaleza , han revelado que una región genómica no codificante específica es esencial para el desarrollo adecuado de los órganos reproductores masculinos y femeninos en el arroz.
"El arroz es uno de los principales cultivos mundiales y es el alimento básico en muchos países, incluido Japón", dijo la Dra. Reina Komiya, autora principal del trabajo de investigación e investigadora asociada del Grupo de Ciencia y Tecnología de OIST. "Investigación adicionalsobre cómo estas regiones genómicas afectan la reproducción de las plantas podría conducir a una mayor productividad y rendimientos de arroz más estables ".
Muchos estudios de desarrollo anteriores se han centrado en los genes, las secciones de ADN que proporcionan instrucciones para producir proteínas. Pero en criaturas complejas como plantas y animales, una gran fracción del genoma, generalmente entre 90-98%, no funcionaen realidad codifica proteínas.
La vasta extensión de este 'ADN basura' ha desconcertado a los biólogos durante mucho tiempo, y muchos lo llaman la 'materia oscura' del genoma. Pero investigaciones recientes sugieren que muchas de estas regiones genómicas no codificantes pueden tener una función después de todo, dandoelevarse a ARN no codificante.
Los científicos han identificado numerosos tipos de ARN no codificante, que van desde moléculas pequeñas de solo 20-30 bases de nucleótidos de longitud hasta moléculas largas de más de 200 nucleótidos. Aunque los estudios muestran que el ARN no codificante juega un papel vital en la regulación deexpresión génica, el proceso en el que se utilizan las instrucciones de un gen para producir ARN o proteína, la función precisa de cada ARN no codificante específico sigue siendo poco conocida.
El Dr. Komiya está particularmente interesado en los ARN específicos de reproducción. "Estos son ARN no codificantes que se producen a medida que se forma el sistema reproductivo. Quería descubrir qué papel juegan en el desarrollo de los estambres y los pistilos, el hombre y la mujerórganos reproductivos en plantas "
Haciendo mutantes
En el estudio, el grupo del Dr. Komiya se centró en un microARN específico de reproducción, una clase importante de pequeños ARN no codificantes, llamado microARN2118.
Los científicos crearon cepas de arroz mutantes al eliminar una región del genoma que contiene múltiples copias de la secuencia de ADN específica que da lugar a microRNA2118. Descubrieron que las cepas mutantes eran estériles y mostraban anormalidades en la estructura de los estambres y los pistilos.
"Esto significa que el papel de microRNA2118 en el desarrollo adecuado de los estambres y los pistilos es esencial para la fertilidad de las plantas", dijo el Dr. Komiya.
ARN revelador y proteínas de sondeo
Para profundizar en cómo microRNA2118 controlaba el desarrollo de la antera, los científicos identificaron qué otras moléculas se vieron afectadas por microRNA2118.
Encontraron que microRNA2118 desencadenó la escisión de ARN largo no codificante, produciendo muchas moléculas de ARN diminutas, llamadas ARN pequeños secundarios.
"Curiosamente, estos ARN pequeños eran ricos en uracilo, una de las cuatro bases de nucleótidos que se encuentran en el ARN, que es muy inusual en comparación con otros ARN pequeños", dijo el Dr. Komiya. "Esperamos descubrir la función exacta de estospequeños ARN, y si esta diferencia en la composición de nucleótidos es importante, en futuras investigaciones "
Los científicos también descubrieron que dos proteínas Argonaute que solo se producían en el estambre dependían de la presencia de microRNA2118. Investigaciones anteriores han demostrado que las proteínas Argonaute se unen con pequeños ARN para llevar a cabo muchas funciones reguladoras, como silenciar genes y escindirARN.
El grupo del Dr. Komiya, por lo tanto, propone que las proteínas Argonaute puedan interactuar con microRNA2118 para desencadenar la producción de los RNA pequeños secundarios. Las proteínas también pueden interactuar con los RNA pequeños secundarios para silenciar regiones específicas del genoma. El equipo espera dilucidar exactamente cómoLas proteínas argonautas y los ARN pequeños secundarios afectan el desarrollo del sistema reproductivo de la planta en futuras investigaciones.
"La reproducción es un fenómeno importante para transmitir información genética a la próxima generación y es esencial para mantener un suministro de rendimiento estable. Sin embargo, el desarrollo del sistema reproductivo es complicado y muchos aspectos siguen siendo desconocidos", concluyó el Dr. Komiya. "Estoel estudio muestra que los ARN no codificantes, derivados de regiones del genoma que se pensaba que no eran funcionales, son vitales para la reproducción de las plantas. Explorar más los ARN no codificantes es un área de investigación emocionante e importante ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Dani Ellenby. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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