Todo el mundo conoce la historia de que Isaac Newton descubrió la ley de la gravitación universal después de que una manzana cayera sobre su cabeza en el jardín. Y ahora la famosa fruta ha vuelto a demostrar su poder científico.
Los biólogos que estudian las manzanas han descubierto que una proteína estructural de la célula también regula directamente la transcripción genética.
Ahora también se ha demostrado que la proteína celular, que antes se pensaba que era sólo un andamio para el ADN, influye directamente en la transcripción del ADN en ARN, el primer paso en el proceso mediante el cual se expresa el código genético de un organismo. El avance fundamental se descubrió en las células de la manzana, pero tiene implicaciones para todos los organismos vivos formados por células que contienen un núcleo, incluidos los humanos.
El descubrimiento, publicado en la revista Plant Cell, fue el resultado de una colaboración entre investigadores de la Universidad de Cornell y colegas de la Universidad de California, Davis y la Universidad Agrícola de Shandong en China, escribió Chrisy Gaschler en un comunicado de la Universidad de Cornell.
Cada célula del cuerpo contiene su código genético completo. Pero que las células recién creadas ayuden a construir un corazón o pulmones, hojas o frutos depende de cómo ese código genético es interpretado por proteínas especializadas llamadas factores de transcripción.
Los factores de transcripción son los principales reguladores de la expresión genética y, por tanto, tienen una gran demanda entre los científicos. Los científicos biológicos pueden utilizar factores de transcripción para identificar los rasgos deseados en nuevas variedades de cultivos, y los investigadores médicos pueden utilizarlos para desarrollar nuevos productos farmacéuticos.
Las proteínas celulares llamadas histonas enlazadoras se descubrieron a finales del siglo XIX. Se sabe que influyen en la expresión genética, por ejemplo proporcionando estructura, organización y plegamiento del ADN, pero este artículo es el primero en demostrar que la histona enlazadora también regula directamente la expresión genética como factor de transcripción.
“En el pasado, los científicos siempre pensaron que las histonas enlazadoras desempeñaban un papel indirecto en la regulación de la expresión genética. Esta es la primera vez, en cualquier especie, que se demuestra que las histonas enlazadoras regulan directamente la expresión genética, dijo el autor principal Lailiang Cheng, profesor del departamento de horticultura de la Facultad de Ciencias Vegetales Integrativas de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. «Los investigadores que trabajen con otras plantas, animales e incluso humanos podrán utilizar esta información para identificar genes afectados por histonas enlazadoras que pueden estar involucrados en enfermedades o algún otro proceso biológico importante en el futuro».
Cheng y sus coautores hicieron este descubrimiento mientras trabajaban para comprender cómo se desarrollan los azúcares y ácidos en las manzanas. Esta información puede ayudar a los obtentores a desarrollar nuevas variedades, apoyar a los agricultores en el cultivo y mejorar la calidad de la fruta durante el almacenamiento.
En trabajos anteriores, los investigadores modificaron genéticamente manzanas para producir menos sorbitol, el azúcar predominante en las hojas que se convierte en fructosa en la fruta, y descubrieron que las plantas también acumulaban menos ácido málico en la fruta. Ambos factores son importantes para el sabor y aroma de las manzanas.
«Esto nos llevó a buscar los factores moleculares que vinculan los azúcares con el ácido málico», dijo Cheng.
Los científicos utilizaron la secuenciación de ARN para comprender la expresión genética de proteínas importantes para la acumulación de sorbitol y ácido málico en frutos y hojas, e identificaron cinco genes que parecen codificar proteínas de factores de transcripción. Uno de estos genes era similar a un gen conocido por crear una proteína enlazadora de histonas en Arabidopsis , una planta de la familia de la mostaza que se usa ampliamente en la investigación de biología vegetal.
Utilizando un mutante de Arabidopsis obtenido en la Universidad de Zurich en Suiza, demostraron que el gen que encontraron en las manzanas en realidad codifica una histona enlazadora. Sorprendentemente, descubrieron que esta histona enlazadora se une al promotor de un gen que codifica una proteína que transporta el ácido málico para su almacenamiento en las células de la manzana, regulando directamente su expresión.
Cheng dijo que investigaciones futuras podrían examinar otros genes que la histona enlazadora puede regular directamente; la función de esta histona enlazadora en otras especies de plantas, para estudiar cómo se comportan proteínas similares entre especies; o investigación aplicada sobre el uso de sorbitol para mejorar el sabor del ácido málico en cultivos de manzanas.
Da-Gang Hu, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Cheng y ahora profesor de la Universidad Agrícola de Shandong, es el primer autor del artículo científico correspondiente. Otros autores son Zhangjun Fei, profesor del Instituto Boyce Thompson, y Mengxia Zhang, Chunlong Li y Dong Meng, todos postdoctorados en el laboratorio de Cheng.
Fuente: Universidad de Cornell. Autor: Chrisy Gaschler.
Foto: DOI: 10.1093/plcell/koae328.
