Nuevos mecanismos encontrados en la regulación de la respuesta de las plantas a la temperatura
CALLE. LOUIS, MO 1 de mayo de 2023: ¿Alguna vez te has preguntado por qué te cansas cuando se pone el sol? ¿Por qué algunos pétalos de flores se abren durante el día y se cierran por la noche? O incluso, ¿cómo saben las mariposas monarca cuándo migrar al sur? La vida en la tierra ha evolucionado para predecir qué hora es. Este mecanismo se llama reloj circadiano: las plantas y los animales tienen respuestas rítmicas y biológicas a los ciclos de 24 horas y 365 días de la Tierra utilizando señales externas como la luz y la temperatura. Investigación realizada por Dr. Dmitri Nusinow, miembro asociado del Danforth Plant Science Center y exestudiante graduada de Nusinow, Maria Sorkin, PhD, identificó un nuevo complejo proteico en las plantas que regula la respuesta de la temperatura mediante el reloj circadiano. Dado que el cambio climático influye en los patrones de temperatura diarios y estacionales, como noches e inviernos más cálidos, es esencial comprender mejor cómo las plantas interpretan y responden a las señales térmicas. Sus hallazgos, «GENES REGULADOS POR FRÍO 27 y 28 antagonizan la actividad transcripcional del complejo circadiano RVE8/LNK1/LNK2», se publicaron recientemente en la revista científica Fisiología de las plantas.
«El reloj es esencial para que las plantas respondan correctamente a los estímulos de temperatura», escribió el primer autor Sorkin, y los científicos han descubierto una variedad de formas en que el reloj circadiano ayuda a las plantas a aclimatarse a los cambios de temperatura y a sobrevivir al estrés, especialmente en especies modelo como Arabidopsis. «El reloj circadiano de Arabidopsis está bien estudiado», dijo Sorkin, «por lo que la parte más emocionante de este proyecto fue encontrar un complejo de proteínas completamente nuevo que regula las respuestas de temperatura. Descubrió esta interacción, incluso en un sistema establecido. El complejo incluye tres proteínas que interactúan por la noche para adaptarse a temperaturas más frías.Es importante destacar que el equipo de investigación identificó el vínculo mecánico entre estas proteínas y la hora específica del día en la que se producen sus interacciones.
Sorkin hizo todo lo posible para descubrir cómo encajan estas tres ‘piezas del rompecabezas’ de proteínas”, dijo Nusinow. “Siempre estamos buscando complejos de proteínas en nuestro trabajo, pero no sabemos cómo interactuarán. La dedicación de María resolvió este rompecabezas”, continuó. Sus hallazgos son el resultado de tres años de arduo trabajo, a veces en horas extrañas, tarde en la noche y temprano en la mañana, para desmitificar cómo y cuándo estas proteínas trabajan juntas. Curiosamente, el equipo «vio que se formaban nuevos complejos cuando realizamos nuestros experimentos en diferentes momentos del día», comentó Nusinow, «incluso con horas de diferencia».
Los experimentos del investigador incluyeron la colaboración con el Instalación de espectrometría de masas y proteómica del Centro Danforth (PMSF) Y equipo de crecimiento de plantas. PMSF desplegó instrumentos de última generación para identificar cientos de proteínas potenciales para que el equipo las explorara. Además, colaboradores de la Universidad de Freiburg en Alemania, el Plant Environment Signaling Group de la Universidad de Utrecht y la Fundación Instituto Leloir, Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires–Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas en Argentina, han compartido generosamente material vegetal para el análisis de estas proteínas.
El laboratorio de Nusinow está entusiasmado por continuar estudiando este complejo proteico a diferentes temperaturas con Stefanie King, coautora y estudiante de posgrado de segundo año en la Universidad de Washington en St. Louis. «Estoy agradecido de aprender de María y diseñar experimentos para examinar la estructura y regulación del complejo como un todo», dijo King. Ahora que los investigadores han demostrado que el complejo proteico interactúa en momentos específicos del día, quieren comprender mejor la interacción a diferentes temperaturas. Además, Stefanie espera ser mentora de un pasante de NSF REU en estas técnicas durante el verano.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Instituto Nacional de Salud, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth en el Centro de Ciencias de Plantas de Danforth, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth en la Universidad de Washington en St. Louis, la Investigación Alemana Fundación y la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.
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