Casi todas las plantas terrestres emplean un ejército de editores moleculares que corrigen errores en su información genética. Junto con colegas de Hannover, Ulm y Kioto Japón, los investigadores de la Universidad de Bonn ahora han transferido uno de estos correctores de pruebas del Physcomitrium de musgopatens anteriormente conocido como Physcomitrella patens en una planta con flores. Sorprendentemente, realiza su trabajo allí de manera tan confiable como en el propio musgo. La estrategia podría ser adecuada para investigar con más detalle ciertas funciones del metabolismo energético de la planta.valioso para desarrollar cultivos más eficientes. El estudio será publicado en la revista La célula vegetal .
Las plantas difieren de los animales en que son capaces de fotosíntesis. Lo hacen en "mini-órganos" especializados los biólogos hablan de orgánulos, los cloroplastos. Los cloroplastos producen azúcar con la ayuda de la luz solar, que a su vez se usa en otrosorgánulos, las mitocondrias, para producir energía.
Tanto los cloroplastos como las mitocondrias tienen su propio material genético. Y en ambos este genoma contiene muchos errores. "Al menos ese es el caso con casi todas las plantas terrestres", explica la Dra. Mareike Schallenberg-Rüdinger. El investigador dirigeun grupo de investigación junior en la Universidad de Bonn en el Departamento de Evolución Molecular bajo el Prof. Volker Knoop. "Tienen que corregir estos errores para que su fuente de alimentación no se colapse".
De hecho, las plantas terrestres hacen lo mismo y de una manera muy complicada: no corrigen los errores en el genoma mismo. En cambio, corrigen las copias de ARN que la célula hace de estos planos de ADN, que luego utiliza paraproducen ciertas enzimas, por ejemplo. Entonces, en lugar de corregir el original, solo elimina las inexactitudes luego en las copias.
Funcional a pesar de 400 millones de años de historia evolutiva
Los correctores moleculares, las llamadas proteínas PPR, son responsables de esto. La mayoría de ellos son especialistas en un solo error en particular en las muchas copias de genes que produce la célula durante todo el día. Estos errores ocurren cuando, en el curso de la evolución, se intercambia un determinado componente químico de ADN una letra, si lo desea, en el plano genético por otro. Cuando las proteínas PPR encuentran dicho intercambio, convierten la letra incorrecta en la copia de ARN la citidina del componente básico,abreviado C en la versión correcta uridina, abreviado U.
"Hemos tomado un gen para una proteína PPR del musgo Physcomitrium patens y lo hemos transferido a una planta con flores, el berro de thale Arabidopsis thaliana", explica Schallenberg-Rüdinger. "La proteína reconoció y corrigió el mismo error allí paraque también fue responsable en el musgo ". Esto es sorprendente, ya que hay más de 400 millones de años de historia evolutiva entre Physcomitrium y Arabidopsis. Por lo tanto, las proteínas PPR también pueden diferir significativamente en su estructura".
Por ejemplo, el berro thale contiene proteínas PPR que pueden identificar errores pero aún requieren una enzima "blanqueada" separada para corregirlos. En contraste, las proteínas PPR del Physcomitrium de musgo realizan ambas tareas simultáneamente ". En estos casos,la transferencia de musgo a berro de tallo funciona, pero el gen del berro de tallo permanece inactivo en el musgo ", explica Bastian Oldenkott, estudiante de doctorado y autor principal del estudio. La nuez de macadamia apareció en evolución un poco antes que Arabidopsis. Su proteína PPR esinvestigado es más similar al de Physcomitrium. Una vez introducido en el musgo, por lo tanto, realiza su servicio allí sin ningún problema.
El estudio puede abrir una nueva forma de modificar el material genético de los cloroplastos y las mitocondrias. "Especialmente para las mitocondrias de las plantas, esto todavía no es posible en absoluto", enfatiza Schallenberg-Rüdinger. Usar genes PPR especiales de "diseño", por ejemplo, uno podría hacer que ciertas transcripciones del genoma sean inutilizables y probar cómo afecta esto a la planta. En el mediano plazo, esto también puede dar lugar a nuevos hallazgos para el mejoramiento de variedades particularmente de alto rendimiento y alto rendimiento. Primero, sin embargo, los investigadores esperan obtenerinformación sobre la interacción compleja de los genes en el funcionamiento de los cloroplastos y las mitocondrias.
La investigación llevada a cabo por los coautores Prof. Hans-Peter Braun y la Dra. Jennifer Senkler de la Universidad de Hannover demuestra que este enfoque realmente puede funcionar. Pudieron aclarar para qué se necesita la proteína PPR del musgo para:Si falta, la planta ya no puede ensamblar correctamente la maquinaria para la llamada cadena respiratoria en las mitocondrias, que se utiliza para generar energía. El trabajo en el berro se realizó en cooperación con Matthias Burger Universidadde Ulm y el Prof. Mizuki Takenaka Universidad de Kyoto, un buen ejemplo de exitosa cooperación internacional.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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