Agricultura Asia Cultivos Cultivos leguminosas

Cómo el nitrato regula la expresión genética en leguminosas

Cómo el nitrato regula la expresión genética en leguminosas
Figura 1. Control inducido por nitratos de la formación de nódulos radiculares. Las legumbres detienen la formación de nódulos en las raíces cuando hay abundantes cantidades de nutrientes nitrogenados, como el nitrato, en el medio ambiente. Las flechas indican el nódulo de la raíz. Barra de escala: 1 mm. Crédito: Universidad de Tsukuba

por la Universidad de Tsukuba


Las plantas de la familia de los frijoles (leguminosas) forman nódulos en sus raíces para absorber nitrógeno.


Las leguminosas detendrán la producción de nódulos cuando el nitrógeno sea abundante (Figura 1), pero ha sido un misterio cómo la presencia de nitratos controla la formación de nódulos en estas plantas. Ahora, investigadores de Japón han descubierto que las interacciones entre proteínas y nitratos pueden inducir y reprimir genes, controlando la nodulación con posibles aplicaciones en la agricultura sostenible.

En un estudio publicado en abril en The Plant Cell , un equipo de investigación de la Universidad de Tsukuba ha demostrado que las diferentes propiedades de unión al ADN entre las proteínas que establecen el desarrollo de los nódulos determinan si los genes implicados en la simbiosis que gobiernan la nodulación se activan o desactivan y que esto la expresión génica está inducida por nitratos.

Hasta ahora, había una comprensión incompleta de la actividad molecular que determina cómo las leguminosas detienen la nodulación en presencia de exceso de nitrato. Investigaciones anteriores identificaron factores de transcripción (proteínas que ayudan a «activar » o «desactivar» genes específicos ) involucrados en la formación de nódulos, pero eso es solo una parte de la historia.

«Basándonos en la identificación previa de factores de transcripción para proteínas (conocidas como PNL) involucradas en el inicio de los nódulos, buscamos responder a la pregunta de cómo la expresión génica simbiótica que facilita la nodulación está controlada por el nitrato», dice el autor principal del estudio, el profesor Takuya Suzaki. «Probamos NLP específicos y descubrimos que tienen funciones superpuestas, lo que provoca el control de la nodulación inducido por nitratos».

Para examinar estas interacciones moleculares, los investigadores analizaron moléculas de ARN y rasgos de plantas utilizando proteínas de Lotus japonicus. Descubrieron que algunas proteínas tienen funciones duales, actuando como reguladores maestros para la expresión de genes dependientes de nitratos. También identificaron nuevos sitios de unión a proteínas y los compararon con los conocidos anteriormente. Sus hallazgos revelan principios básicos relacionados con la transcripción regulada por PNL de genes simbióticos que inhiben la nodulación de nitratos.

El equipo de investigación enfatizó preguntas adicionales. Algunas PNL se encuentran en los núcleos celulares en respuesta al nitrato y detienen la producción de nódulos, mientras que otras se agregan constantemente en los núcleos independientemente de los niveles de nitrato. Para estos últimos, no está claro cómo funcionan exclusivamente en presencia de nitrato. La ubicación de los NLP en la célula es importante porque la traducción (cuando el ARN se codifica en proteínas) ocurre en el citoplasma de la célula. Si se producen cambios en las proteínas después de leer el código genético (modificaciones postraduccionales), esto podría explicar cómo estos PNL acceden a las interacciones proteína-proteína y regulan los genes.

«Descubrir cómo los factores de transcripción influyen en la expresión génica ha sido una pieza que faltaba en el rompecabezas de la comprensión de la regulación de la transcripción de las plantas», explica el profesor Suzaki. «Nuestros descubrimientos nos acercan a conocer lo que es posible dentro de estas complejas relaciones moleculares, pero queda mucho por desenredar. Las investigaciones futuras deberían apuntar a responder la pregunta de cómo la nodulación es regulada por otras PNL y en otras especies de plantas de interés».



WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com