MADRID 11 gen. (EUROPA PRESS) -
Un nou estudi de científics del Centre d'Investigació Genòmica Agrícola (CRAG) publiquen aquesta setmana en la revista 'Current Biology' que uns components de la família de proteïnes del rellotge intern --PRR-- de les plantes actuen seqüencialment durant el dia i la major part de la nit per suprimir l'acció d'altres proteïnes --PIF--.
D'aquesta manera, els investigadors amplien el treball publicat, també pel CRAG, en 2016 pel grup dirigit per la investigadora del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) Elena Munti, que va descobrir que una proteïna de rellotge intern (TOC1 o PRR1) actua com una porta durant la nit, permetent que PIF actuï solament al final de la nit.
La recent concessió del Premi Nobel de Fisiologia o Medicina als tres investigadors nord-americans Hall, Rosbash i Young pels seus "descobriments de mecanismes moleculars que controlen el ritme circadià" ha popularitzat enormement aquest terme --que prové de les paraules llatines 'circa' (al voltant de) i 'die' (dia)--.
Gràcies als descobriments que els científics van fer usant la mosca de la fruita, en l'actualitat se sap que els organismes tenen un rellotge intern construït a partir d'un conjunt de proteïnes cel·lulars la quantitat de les quals oscil·la en períodes de 24 hores.
Aquestes oscil·lacions, que es mantenen de manera autònoma, expliquen com els organismes vius adapten el seu ritme biològic per sincronitzar-lo amb les revolucions de la Terra.
Les plantes, com els animals, també tenen un rellotge intern. De fet, les primeres hipòtesis sobre l'existència d'un rellotge circadià en els organismes vius van sorgir amb l'observació dels moviments de les fulles i les flors en les plantes.
Per exemple, les fulles de les plantes de mimosa es tanquen a la nit i s'obren durant el dia. El 1729, l'astrònom francès Jean Jacques d'Ortous de Mairan va col·locar una planta de mimosa en la foscor i va observar que, malgrat l'absència de l'estímul lluminós, les fulles encara s'obrien i tancaven rítmicament al moment apropiat del dia.
Els biòlegs moleculars actuals saben bé que la planta que més utilitzen com a model, la 'Arabidopsis thaliana', allarga la tija justa abans del clarejar quan els dies són curts (hivern) i els estudis dels últims anys han demostrat que aquest allargament de la tija en les plàntules joves està controlat per proteïnes PIF, l'acumulació cel·lular de les quals depèn de la llum solar.
Per tant, la llum promou la degradació de les proteïnes PIF durant el dia, mentre que, a la nit, les proteïnes PIF s'acumulen dins de la cèl·lula i, just abans del clarejar, promouen el creixement de la tija de la planta.
Com les proteïnes del rellotge descrites pels guanyadors del Premi Nobel, la quantitat de les diferents proteïnes PRR (PRR1, PRR5, PRR7 i PRR9) oscil·la seqüencialment en períodes de 24 hores. Al final de la nit, la quantitat total de proteïnes PRR en la cèl·lula aconsegueix el seu mínim, la qual cosa permet l'acció de les proteïnes PIF, que, a causa de l'absència de llum, estan al punt màxim de concentració màxima.
Per tant, encara que algunes proteïnes PIF es detecten durant el dia, no poden promoure l'extensió de la tija fins al final de la nit, quan s'obre la porta, coincidint amb les condicions òptimes d'humitat per al creixement.
"Els nostres resultats mostren que la regulació del creixement vegetal ha evolucionat en les plantes per abastar l'acció seqüencial orquestrada dels PRR --explica Elena Monte--. Això demostra el doble paper dels PRR: com a reguladors dels components del rellotge central i com a repressors fisiològics del creixement".
Segons declara el primer autor del treball Guiomar Martín, que actualment es troba en l'Institut de Ciències Gulbenkian, a Portugal, gràcies a aquest estudi han après com el rellotge circadià de la planta afecta al creixement de la planta, que és un procés important a nivell agronòmic.
UN NOU GEN ÉS CLAU PER Al CREIXEMENT DE LA TIJA
En el treball publicat aquesta setmana en 'Current Biology', els autors van realitzar una anàlisi exhaustiva de les interaccions entre les proteïnes i l'ADN de la planta d''Arabidopsis thaliana'. Aquesta avaluació va revelar que el gen CDF5 indueix el creixement de la tija justa abans del clarejar.
Els investigadors han demostrat que l'expressió del gen CDF5 està estrictament regulada per la unió de les proteïnes PIF (que promouen la seva expressió) i per les proteïnes del rellotge PRR (que eviten la seva expressió).
D'aquesta forma, CDF5 s'acumula específicament durant la fase prèvia a l'alba, quan indueix l'allargament cel·lular i, en conseqüència, l'extensió de la tija.
Per verificar la funció d'aquests gens i aquestes proteïnes, els investigadors van observar el creixement de les plantes d''arabidopsis' que porten mutacions en aquests gens.
Les plantes que havien perdut un dels gens de la família PRR (PRR7) van créixer més que les seves contrapartes de tipus salvatge, la qual cosa també va ocórrer en les plantes en les quals els investigadors van modificar el gen CDF5 perquè pogués expressar-se durant les 24 hores, independentment de les accions de PIF i PRR.
