Debido a que las plantas no pueden levantarse y moverse, han desarrollado una gran cantidad de estrategias para hacer frente a las tensiones ambientales, ya sea que traigan un período de sequía o un ciervo que las muerde.
Una de estas estrategias es la capacidad de las plantas para continuar creciendo órganos nuevos y diversos, incluyendo raíces, ramas y flores, a lo largo de su vida útil. Pero, por supuesto, las flores no se desarrollan en cualquier parte de la planta; solo crecen a partir de ciertas células,que debe recibir una señal particular para comenzar el proceso. Si bien los investigadores sabían que la formación de flores estaba regida por la actividad de la hormona auxina, no entendían con precisión cómo indicaba a la planta que formara flores.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Pensilvania han llenado los vacíos e identificado un "interruptor de cromatina" mediado por hormonas que dirige a una planta a formar flores. En ausencia de auxina, los genes que inician la formación de flores están escondidos en la cromatina enredadapaquete lleno de ADN. Pero, en presencia de la hormona, se reclutan proteínas para desentrañar la cromatina y hacer que los genes responsables de la formación de flores sean más accesibles.
Los hallazgos podrían ser útiles en los esfuerzos para impulsar estratégicamente la formación de flores como un medio para aumentar el rendimiento en los cultivos agrícolas. Y la contribución del estudio para comprender los mecanismos básicos de regulación de la cromatina, que pueden ser similares en todas las especies e incluso en los reinos de los seres vivos, podríatener implicaciones para muchos procesos biológicos, incluida la salud humana.
"Esta hormona auxina es muy famosa porque tiene muchos roles, en el desarrollo de embriones, raíces y flores, en la formación de venas, en el crecimiento; está haciendo todas estas cosas", dijo Doris Wagner, autora principal del trabajo yprofesor de biología en la Escuela de Artes y Ciencias de Penn. "La pregunta siempre es, ¿cómo puede una hormona hacer todas estas cosas diferentes? Ahora vemos que, al ayudar a abrir la cromatina, puede permitir que entren una variedad de otras proteínase iniciativa estas diferentes vías. De repente, estos procesos tan diversos ya no son tan difíciles de explicar ".
Wagner colaboró con Miin-Feng Wu de Penn, Nobutoshi Yamaguchi, Jun Xiao y Yi Sang, así como con Bastiaan Bargmann y Mark Estelle de la Universidad de California en San Diego.
Su investigación se publica en la revista eLife .
En un trabajo publicado en 2013, Wagner y sus colegas comenzaron a reconstruir cómo la auxina regulaba la formación de flores. Ya sabían que la auxina activaba el factor de transcripción MONPTEROS, y luego identificaron los objetivos directos de ese factor, que incluían tres genes involucrados en el desarrollo de la flor.
Pero los investigadores creían que el proceso no era tan simple porque esos genes estaban bien empaquetados en cromatina, lo que evitaría que se activaran. Debe haber otro factor que haga que esos genes estén disponibles para ser transcritos, razonó el equipo.
"Así que buscamos a propósito las proteínas que se requieren para hacer flores y también fuimos reguladores de la cromatina que podrían superar este ambiente represivo", dijo Wagner.
Realizando experimentos en Arabidopsis, los investigadores mostraron que las plantas con mutaciones dobles en las proteínas SWI / SNF, BRM y SYD, que son conocidos remodeladores de cromatina, no pudieron iniciar la formación de flores. Debido a que no pueden hacer flores, estas plantas tenían puntiagudas ""pin-like".
El equipo también demostró que BRM y SYD, que son parte de un complejo de remodelación de cromatina, unidos a las mismas ubicaciones que MONOPTEROS en las regiones reguladoras de varios genes necesarios para el desarrollo de las flores. También demostraron que MONOPTEROS interactúa físicamente con BRM ySYD, probablemente reclutando al sitio adecuado en la cromatina.
Una vez en el sitio adecuado, el equipo demostró que BRM y SYD, en presencia de auxina, remodelan la cromatina de una manera que hace que los genes de formación de flores sean más accesibles para la transcripción y expresión.
El grupo de Wagner luego guió artificialmente BRM y SYD a las ubicaciones correctas en el genoma en las células vegetales. Esas células mostraron una mayor expresión de genes de formación de flores, al igual que las células expuestas a la auxina.
Cuando repitieron este experimento en una planta mutante que normalmente no puede formar flores, pudieron convencerla para que desarrollara flores, casi de manera idéntica a una planta normal.
"Nos sorprendió mucho ver que las flores volvieron tan dramáticamente", dijo Wagner. "Y, aunque no estudiamos otros aspectos exhaustivamente, parece que este complejo de remodelación de la cromatina también puede rescatar la formación de hojas y quizás alguna otraprocesos de desarrollo de plantas regulados por auxina. "
Los resultados sugieren que este proceso podría ser manipulado estratégicamente para empacar más flores en una planta, lo que podría aumentar el rendimiento agrícola.
Hay indicios de que la vía de las auxinas y estas proteínas SWI / SNF están presentes incluso en plantas antiguas, por lo que el proceso de reclutamiento de remodeladores de cromatina podría ser universal en las plantas.
Auxin no se produce en humanos, pero, como observó Wagner, los remodeladores de cromatina que estudió su equipo son y se sabe que son supresores de tumores, proteínas que, cuando mutan, pueden permitir que los tumores crezcan sin control. Por lo tanto, es concebible que unopodría diseñar un interruptor hormonal, usando auxina, para regularlos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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