En diciembre, se otorgará el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por la identificación de genes que controlan el reloj biológico. Los académicos honrados examinaron las moscas de la fruta para investigar la base molecular de los ritmos biológicos. Profesora bioquímica Dra. Dorothee Staiger de la Universidad de Bielefeldha estado investigando el reloj biológico de las plantas durante veinte años. Su equipo ha publicado un nuevo estudio en la revista de investigación biología del genoma . Un hallazgo: no solo el reloj biológico, sino también una proteína que actúa como un "reloj auxiliar" asegura que las rutinas recurrentes tengan lugar en las células.
"El reloj biológico asegura que una planta multiplique su metabolismo de acuerdo con el medio ambiente", dice Dorothee Staiger, "lo que le permite utilizar directamente los primeros rayos de sol para la fotosíntesis para producir carbohidratos, por ejemplo".
Como lo demostraron los ganadores del Premio Nobel, los genes individuales en el genoma de plantas, animales y humanos controlan el reloj biológico. Las moléculas mensajeras - ARN mensajeros - son producidas por estos genes en un momento determinado del día. Estas moléculas comienzan elproducción de proteínas de reloj, que a su vez alcanzan su mayor concentración en un momento fijo del día. Las proteínas de reloj activan y desactivan sus propios genes a intervalos de 24 horas. Por lo tanto, son responsables de su propio ritmo. Las proteínas de reloj también aseguran que otrosLos genes en la célula están activos en el momento más apropiado del día e inician diferentes procesos en ciertos momentos del día: desde la apertura de las flores y la defensa contra los patógenos en las plantas hasta el ritmo de sueño-vigilia en los humanos.
Ahora Staiger y su equipo han examinado otra parte del reloj biológico en detalle, utilizando la planta modelo Arabidopsis thaliana berro de thale. Encontraron un "reloj auxiliar", una proteína llamada "AtGRP7". "Curiosamente, el AtGRP7La proteína se comporta casi como una proteína de reloj: influye en su propio ritmo de 24 horas ", dice el Dr. Tino Köster." Como resultado, la cantidad de proteína AtGRP7 aumenta durante el día y vuelve a caer por la noche ". Köster y su colegaLa Dra. Katja Meyer son los autores principales del estudio.
Según los investigadores, un ciclo recurrente diario que se puede dividir en tres fases es responsable de esto ". En la primera fase, la proteína se une a su propio ARN mensajero, causando su degradación en la noche. En la segunda fase, ella reducción en el ARN mensajero hace que se forme menos proteína AtGRP7. En la tercera fase, la cantidad disminuida de proteína asegura que el nuevo ARN mensajero pueda formarse nuevamente. "Esto marca el comienzo del ciclo nuevamente", dice Katja Meyer,quien acaba de terminar su doctorado en el equipo de investigación de "Biología del ARN y Fisiología Molecular de Staiger". El trabajo científico de Katja Meyer y Tino Köster fue financiado por la Fundación de Becas Académicas Alemanas durante varios años.
Un nuevo hallazgo del estudio es que la proteína no solo se une a su propio ARN mensajero, sino que también es capaz de afectar a muchos otros ARN mensajeros en la célula. Para esto, el equipo de Staiger y sus socios de cooperación en la Universidad Halle-Wittenberg tuvo que encontrar todos los ARN mensajeros en las células de las plantas en las que se encuentra la proteína. Para esto, los biólogos sometieron a las plantas a irradiación con luz ultravioleta durante aproximadamente dos minutos. Esto hace que los ARN mensajeros se unan firmemente a la proteínaLuego aislaron la proteína e identificaron los ARN unidos mediante secuenciación de alto rendimiento. Este nuevo método se llama iCLIP. Fue desarrollado originalmente para cultivos de células animales. "Para el nuevo estudio, fuimos el primer equipo de investigación del mundo en aplicarel método iCLIP para plantas enteras ", dice Dorothee Staiger.
En otro paso, los investigadores examinaron qué hace la proteína con los ARN mensajeros unidos en la célula. Para este análisis, los investigadores aumentaron artificialmente la cantidad de la proteína AtGRP7 en varias plantas y examinaron los efectos sobre los ARN mensajeros ".Pudimos demostrar que una mayor cantidad de AtGRP7 puede interrumpir el ritmo de algunos ARN mensajeros. Esto significa que AtGRP7 actúa como un reloj auxiliar, mediando entre el reloj interno y los ARN mensajeros dependiendo de la hora del día ", dice Katja Meyer.
El estudio fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación DFG y sirve a la investigación básica. "Nuestro objetivo es comprender las interrelaciones básicas en la naturaleza", dice Staiger. "En este caso, aprendemos cómo el reloj biológico garantiza ese auxiliar adicionallos relojes se ponen en movimiento. Y aprendemos qué estrategias utilizan las plantas para adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Bielefeld . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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