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Cambio de roles: las proteínas clave evolucionaron de activadores a mantenedores en las plantas

Cambio de roles: las proteínas clave evolucionaron de activadores a mantenedores en las plantas.
Óvulos de la hepática Marchantia polymorpha antes (izquierda) o después (derecha) de la fertilización. Los colores verde y magenta indican la localización de proteínas MpKNOX1-GFP y tejidos maternos, respectivamente. Tenga en cuenta que la fertilización desencadena el enriquecimiento de MpKNOX1-GFP en núcleos masculinos y femeninos no fusionados. Crédito: Tetsuya Hisanaga y Keiji Nakajima

A veces, en la investigación, al igual que en otras áreas de la vida, las respuestas a preguntas fundamentales pueden estar a la vista. Investigadores de Japón han descubierto una pieza clave del rompecabezas de la evolución de las plantas que los científicos de plantas habían pasado por alto anteriormente.


por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara


En un estudio publicado en eLife , un equipo de investigadores liderado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara ha revelado que una función ancestral de las proteínas vegetales KNOX / BELL es la activación del cigoto (la primera célula diploide formada por la fusión de hembra y macho gametos, también conocidos como células reproductoras), y esta función se desplazó hacia el mantenimiento del desarrollo de los órganos durante la evolución de las plantas terrestres.

Una de las cuestiones centrales de la biología del desarrollo es cómo los genomas de los padres se mezclan en un cigoto y se activan para comenzar el desarrollo diploide. Dos proteínas, KNOX y BELL, funcionan como factores de transcripción: proteínas que desempeñan un papel esencial en la expresión génica. KNOX y BELL activan el desarrollo diploide en plantas como el alga verde unicelular, pero en plantas terrestres como las angiospermas (plantas con flores) juegan un papel en el mantenimiento del meristemo del brote, el tejido que genera la totalidad de la planta que crece por encima del suelo. —Y el proceso de formación de órganos en las últimas etapas del desarrollo diploide.

«Se desconoce si las diferentes funciones de KNOX y BELL se lograron por separado en plantas terrestres y algas», dice el autor principal del estudio, Keiji Nakajima. «Aunque hasta ahora los biólogos de plantas las han descartado en su mayoría del centro de atención, las funciones de activación del cigoto de las algas KNOX / BELL, y cómo se relacionan con las de las plantas terrestres, fueron el foco de este estudio».

Para investigar esto, el equipo de investigación analizó una especie de planta terrestre basal, la hepática Marchantia polymorpha, que recientemente ha sido reconocida como un buen modelo para estudiar la evolución de las plantas terrestres , especialmente en la investigación de reproducción sexual. El equipo descubrió que los genes KNOX y BELL expresados ​​por gametos son necesarios para comenzar el desarrollo del cigoto mediante la promoción de la fusión nuclear en el cigoto de una manera muy similar a la que se encontró anteriormente en el alga verde Chlamydomonas reinhardtii.

«Nuestros resultados sugieren que el papel ancestral de los factores de transcripción KNOX / BELL es la activación del cigoto», explica Nakajima. «A medida que las plantas terrestres evolucionaron, esto se movió hacia el mantenimiento de meristemas».

Los resultados de este estudio serán importantes para los biólogos de plantas que trabajan en una variedad de campos, como la formación de embriones y órganos, la reproducción y la evolución sexual. Estos hallazgos, además de la propuesta de un escenario equivalente en grupos como hongos y animales, también serán relevantes para los investigadores de las ciencias biológicas más amplias.



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