Descubierto un mecanismo molecular que controla el crecimiento y desarrollo de las plantas

Investigadores españoles y holandeses desvelan en la revista Cell el misterio de como unas hormonas de plantas, las auxinas, mediante diversos factores de transcripcion de genes, acaban activando multitud de funciones vitales de las plantas.

Estructura atomica de una proteina ARF unida al ADN. Las auxinas controlan a traves de las ARF el crecimiento y desarrollo de las plantas y su floracion. / R. Boer, IRB/CSIC.

Un trabajo conjunto entre los equipos de Miquel Coll en el Instituto de Investigacion Biomedica (IRB) y el Instituto de Biologia Molecular del CSIC, en Barcelona, y Dolf Weijers de la Universidad de Wageningen, en Holanda, han descubierto el misterio de como unas hormonas de plantas, las auxinas, mediante diversos factores de transcripcion de genes, acaban activando multitud de funciones vitales de las plantas.

Las auxinas son hormonas de las plantas que controlan su crecimiento y desarrollo, es decir, determinan como sera su tamaño y arquitectura. Entre otras funciones favorecen el crecimiento celular, la iniciacion de la raiz, la floracion y la caida de la flor o el crecimiento, desarrollo y ralentizacion de la caida del fruto.

Asimismo, estas hormonas tienen aplicaciones practicas, se emplean en agricultura para producir frutos sin semillas, evitar la caida del fruto, promover el enraizamiento o como herbicidas. Otras aplicaciones en estudio son biomedicas, como moleculas antitumorales y para facilitar la reprogramacion de celulas somaticas (las que forman los tejidos) en celulas madre.

El efecto de la auxina en las plantas ya fue observado por Darwin en 1881 y, desde entonces, ha sido objeto de numerosos estudios. Sin embargo, a pesar de que se conocia como y donde se sintetiza en la planta, como se transporta y sobre que receptores actua, no se entendia como una hormona era capaz de desencadenar procesos tan diversos.

Altisima intensidad de rayos X del sincroton

A nivel molecular, el efecto de la hormona es desbloquear un factor de transcripcion, una proteina de union a ADN que, a su vez, activa o reprime un grupo determinado de genes. Algunas plantas tienen mas de 20 factores de transcripcion diferentes que para actuar dependen de la presencia de auxina. Son los denominados ARF (Auxin Response Factors) que controlan la expresion de diversos genes de la planta en funcion de la tarea a ejercer, esto es, crecimiento celular, floracion, iniciacion de la raiz, crecimiento de hojas, etcetera.

Usando el Sincrotron Alba, situado en Cerdanyola del Vallès (Barcelona), y el Sincroton europeo de Grenoble, el equipo de biologos estructurales del doctor Miquel Coll ha podido analizar en detalle el modo de union al ADN de distintos ARF.

Los cientificos prepararon cristales de complejos de ADN y ARF obtenidos por el equipo del doctor Weijers, que luego bombardearon con rayos X de altisima intensidad en el sincrotron, resolviendo su estructura atomica.

La resolucion de cinco estructuras 3D ha permitido entender por que un factor de transcripcion determinado es capaz de activar solo un grupo de genes determinado, mientras que otros ARF, muy parecidos pero ligeramente diferentes, pueden activar otro grupo distinto de genes.

“Cada ARF reconoce y se adapta a una secuencia particular de ADN por medio de dos brazos o motivos de union al ADN que tienen forma de barril y esta adaptacion es diferente para cada ARF”, explica Roeland Boer, investigador postdoctoral en el grupo de Miquel Coll en el IRB, y primer autor del articulo.

La forma de union de los ARF al ADN no se ha descrito nunca en bacterias ni animales. “Parece ser exclusiva del mundo vegetal pero no podemos descartar que se encuentre en otro reino. Nuestro hallazgo es de relevancia global porque hemos entendido la accion ultima sobre el ADN, es decir sobre los genes, de la hormona que controla el desarrollo de las plantas, ademas de aportar nuevo conocimiento a la biologia molecular basica”, explica Miquel Coll.

Referencia bibliografica:

D. Roeland Boer, Alejandra Freire-Rios, Willy van den Berg, Terrens Saaki, Iain W., Manfield, Stefan Kepinski, Irene Lopez-Vidrieo, Jose Manuel Franco, Sacco C. de Vries, Roberto Solano, Dolf Weijers, and Miquel Coll. Structural basis for DNA binding specificity by the auxin-dependent ARF transcription factors Cell.

FUENTE: agenciasinc.es

universidadagricola.com

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