Las plantas saben cómo hacer un buen truco.
A través de la fotosíntesis, utilizan la luz solar y el dióxido de carbono para producir alimentos, eructando el oxígeno que respiramos como subproducto. Esta innovación evolutiva es tan central para la identidad de las plantas que casi todas las plantas terrestres usan los mismos poros, llamados estomastomar dióxido de carbono y liberar oxígeno.
Los estomas son pequeños, microscópicos y críticos para la fotosíntesis. Miles de ellos salpican la superficie de las plantas. Comprender cómo se forman los estomas es información básica fundamental para comprender cómo crecen las plantas y producen la biomasa sobre la que prosperamos.
En un artículo publicado el 7 de mayo en la revista Célula del desarrollo , un equipo dirigido por la Universidad de Washington describe la delicada sinfonía celular que produce estomas pequeños y funcionales. Los científicos descubrieron que un gen en plantas conocido como MUTE orquesta el desarrollo del estoma. MUTE dirige la actividad de otros genes que le dicen a las células cuándo dividirsey no dividir, al igual que un conductor les dice a los músicos cuándo tocar y cuándo quedarse en silencio
"El gen MUTE actúa como un regulador maestro del desarrollo del estoma", dijo el autor principal Keiko Torii, profesor de biología e investigador de la Universidad de Washington en el Instituto Médico Howard Hughes. "MUTE ejerce un control de precisión sobre la formación adecuada de estomas al iniciar unsola ronda de división celular, solo una, en la célula precursora a partir de la cual se desarrollan los estomas ".
Los estomas se parecen a las rosquillas: un poro circular con un orificio en el medio para que el gas ingrese o salga de la planta. El poro consta de dos celdas, cada una conocida como una celda de protección. Se pueden hinchar o encoger para abrir o cerrar elporo, que es crítico para regular el intercambio de gases para la fotosíntesis, así como los niveles de humedad en los tejidos.
"Si las plantas no pueden producir estomas, no son viables, no pueden 'respirar'", dijo Torii, quien también es profesor en la Universidad de Nagoya en Japón.
Torii y su equipo investigaron qué genes gobernaban la formación de estomas en Arabidopsis thaliana, una pequeña maleza que es una de las plantas más estudiadas en el planeta. Investigaciones anteriores del equipo de Torii y otros investigadores habían indicado que, en Arabidopsis, MUTE juega unpapel central en la formación de estomas. El gen MUTE codifica instrucciones para una proteína celular que puede controlar el estado "activado" o "desactivado" de otros genes vegetales.
Los investigadores crearon una cepa de Arabidopsis que puede producir artificialmente una gran cantidad de la proteína MUTE, para que puedan identificar fácilmente qué genes activa o desactiva la proteína MUTE. Descubrieron que muchos de los genes activados controlan la división celular - un procesoeso es crítico para el desarrollo del estoma.
En Arabidopsis, como en casi todas las plantas, los estomas se forman a partir de células precursoras conocidas como células madre protectoras o GMC. Para formar un estoma funcional, singular para los estomas, un GMC se divide una vez para ceder a las células protectoras emparejadas.los datos mostraron que las proteínas MUTE activaban genes que regulaban la división celular, Torii y su equipo se preguntaron si MUTE es el gen que activa esta única ronda de división celular. De ser así, tendría que ser un proceso estrictamente regulado. El programa genético habría tenidopara activar la división celular en el GMC y luego volver a desactivarla rápidamente para garantizar que solo se produzca una sola ronda de división.
El equipo de Torii demostró que uno de los genes activados por la proteína MUTE en su ADN es CYCD5; 1, un gen que hace que el GMC se divida. Los investigadores también descubrieron que las proteínas MUTE activan dos genes llamados FAMA y CUATRO LABIOS.fue un descubrimiento importante porque, mientras CYCD5; 1 activa la división celular del GMC, FAMA y FOUR LIPS desactivan o reprimen el programa de división celular.
"Nuestros experimentos mostraron que MUTE estaba activando tanto los activadores de la división celular como los represores de la división celular, lo que parecía contradictorio, ¿por qué haría ambas cosas?", Dijo Torii. "Eso nos hizo muy interesados en comprender la regulación temporal de estosgenes en el GMC y los estomas ".
A través de experimentos precisos, recolectaron datos sobre el tiempo de activación MUTE de estos activadores y represores de la división celular. Incorporaron esta información en un modelo matemático, que simulaba cómo actúa MUTE para activar y reprimir la división celular en el GMC. Primero, MUTEenciende el activador CYCD5; 1, que desencadena una ronda de división celular. Luego, FAMA y FOUR LIPS actúan para evitar una mayor división celular, produciendo un estoma funcional que consiste en dos células protectoras.
"Al igual que un conductor en el podio, MUTE parece indicar sus genes objetivo, cada uno de los cuales tiene partes específicas, e incluso opuestas, para jugar en la pieza resultante", dijo Torii. "El resultado es una secuencia estrechamente acoplada deactivación y represión que da lugar a una de las estructuras más antiguas en las plantas terrestres ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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