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El primer factor “principal” encontrado en las plantas que permite a las células alterar su destino.

Utilizando una técnica experimental mediante la cual se pueden preparar flores para que se formen a partir de raíces de plantas, los biólogos dirigidos por Doris Wagner de la Universidad de Pensilvania descubrieron una proteína que permite la dilución inicial de la cromatina que puede permitir la producción de nuevas proteínas y que las plantas adquieran Diferentes formas. Crédito: Universidad de Pennsylvania

Las células no expresan todos los genes que contienen todo el tiempo. Por ejemplo, la parte de nuestro genoma que codifica el color de los ojos no necesita activarse en las células del hígado. En las plantas, los genes que codifican la estructura de una flor pueden desactivarse en las células que formarán una hoja.


Esto no es necesario Genes Se evita que se active almacenándola en cromatina densa, que es un paquete de material genético muy compacto cubierto de proteínas.

En un nuevo estudio en la revista Comunicaciones de la naturaleza, Biólogos de la Universidad de Pennsylvania identifican al prof proteína Eso permite que las células vegetales accedan a estos genes inaccesibles para cambiar entre diferentes identidades. Se llama “pioneros”. Transcripción Factor, “La proteína LEAFY se afianza en partes específicas del paquete de cromatina, relajando la estructura y reclutando otras proteínas que finalmente permiten que los genes se transcriban primero en ARN y luego se traduzcan en proteínas.

“Los programas innecesarios en una célula, tejido o condición en particular se cierran de manera efectiva mediante diferentes modificaciones de cromatina que hacen que sea extremadamente difícil acceder a ellos”, dice la bióloga Doris Wagner de la Facultad de Artes y Ciencias, autora principal de este trabajo. “La pregunta siempre ha sido, ¿cómo se pasa de cerrado a abierto? Descubrimos que LEAFY, esta proteína que ya sabemos que era importante en la reprogramación de las células vegetales, es uno de esos factores de transcripción principales que consiguen un pie en la puerta, como fue por un cambio de programa.

Los factores de transcripción pioneros fueron distinguidos por primera vez por el miembro de la facultad de la Universidad de Pensilvania Kenneth Zarrett de la Escuela de Medicina Perelman, cuyo trabajo en el examen de estas proteínas reguladoras en animales, como en el contexto del desarrollo del hígado. Al principio de su estadía en Pensilvania, Wagner escuchó a Zarett hablar sobre su trabajo en el campo y sintió curiosidad por buscar agentes similares en las plantas, ya que la expresión génica flexible es fundamental para su supervivencia.

De hecho, las plantas tienen que cambiar entre la expresión de conjuntos completos de genes diferentes todo el tiempo. En suelos ricos, pueden plantar más ramas para crecer, mientras que en una sequía pueden expresar más genes asociados con el crecimiento de flores, de modo que puedan depositar semillas y reproducirse antes de que se rindan.

por primera vez "Pionero" El agente en las plantas permite que las células cambien su destino.

La estructura de la proteína LEAFY (en rojo) le permite unirse a la hélice de ADN, dejándola disponible para ser transcrita en ARN y luego en proteínas. Crédito: Cortesía de Wagner Lab

La forma en que las células vegetales definen su identidad y destino ha estado en el centro del trabajo de Wagner desde el comienzo de su carrera, al igual que LEAFY. Durante sus días postdoctorales, Wagner demostró que LEAFY puede reprogramar la raíz Células Producir flores. “Nos dio una buena evidencia de que LEAFY podría tener esta actividad ‘pionera’, pero tuvimos que mirar de cerca para probarlo”, dice ella.

Para hacer esto, Wagner y sus colegas primero usaron una proteína aislada y hebras de material genético para demostrar que LEAFY, aunque no otros factores de transcripción, están unidos a nucleosomas, que son subunidades de cromatina donde el ADN está envuelto en un conjunto de proteínas llamadas histonas. Específicamente, la unión ocurrió en el gen AP1, conocido por ser activado por LEAFY para inducir a las plantas a producir flores.

Para verificar que esta conexión era correcta en el OrganismoLos investigadores tomaron raíces de plantas y aplicaron un compuesto que las hace florecer automáticamente. Tras la floración, encontraron que no solo LEAFY se unía fuertemente a AP1 sino que también el sitio de unión estaba ocupado por histonas. “Esto nos dice que las histonas y el papel realmente ocupan la misma parte del ADN”, dice Wagner.

Además, mostraron que la estructura de la cromatina comenzó a abrirse en la región AP1 cuando se activó LEAFY, un aspecto clave de lo que hacen los principales factores de transcripción. Esta apertura fue limitada y la dilución completa de la cromatina llevó días. Los investigadores descubrieron que lo que sucedió rápidamente fue que LEAFY desplazó la proteína enlazadora de histonas, creando una pequeña abertura local que también permitió que otros factores de transcripción ingresaran al ADN.

Aunque se han propuesto factores de transcripción pioneros en plantas, el nuevo trabajo proporciona el primer apoyo concreto para apoyar este concepto para LEAFY. Wagner cree que hay otros. “Si es necesario, las plantas pueden cambiar completamente su plan corporal o producir una planta completa a partir de un pequeño trozo de hoja”, dice. “Esperamos que poner esto en marcha requerirá factores de transcripción pioneros. Por lo tanto, las plantas pueden tener más de estos factores que los animales”.

En el próximo trabajo, ella y su equipo esperan profundizar en los procesos que preceden y siguen a esta actividad “pionera” de LEAFY: ¿hay algo que restrinja su actividad y cómo otros factores que lo reclutan descomponen genes completamente ocultos? “Sería bueno descubrir ambos lados de esta ecuación”, dice Wagner.

Los resultados son importantes en la siembra y reproducción, donde las hojas se manipulan para fomentar la floración temprana, por ejemplo. Y a medida que entiende más sobre los pioneros Factores de transcripción a Las plantasWagner podría imaginar el ajuste de otros aspectos del crecimiento y el vigor de las plantas que podrían aprovecharse para ayudar a los cultivos a adaptarse a las nuevas condiciones ambientales, como las inducidas por el cambio climático.


Las proteínas de duelo dan forma a las plantas


más información:
Run Jin et al, LEAFY es un factor de transcripción pionero que autoriza la reprogramación celular para el destino de las flores, Comunicaciones de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41467-020-20883-w

La frase: El primer agente ‘pionero’ encontrado en plantas que permite a las células alterar su destino (2021, 27 de enero). Obtenido el 27 de enero de 2021 de https://phys.org/news/2021-01-factor-enables-cells-fate .html

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