Un tramo especial de ácido ribonucleico ARN llamado COOLAIR está revelando su estructura interna y su función a los científicos, mostrando una sorprendente semejanza con una máquina molecular de ARN, territorio previamente entendido limitado a la fábrica de proteínas de las células el 'ribosoma' y no un conjunto de habilidades dado a meras cadenas de ARN.
"Estamos descubriendo los aspectos básicos de los recuerdos de las plantas", dijo Karissa Sanbonmatsu del Laboratorio Nacional de Los Alamos, autora principal de un nuevo artículo en la revista Informes de celda .
En los últimos cinco años más o menos, el material en la célula conocido como "ADN basura" en realidad no resultó ser basura en absoluto. En cambio, se demostró que produce moléculas de ARN que juegan un papel clave en el desarrollo de órganos enel embrión, además de afectar el cáncer, la función cerebral y la biología de las plantas. Y un área clave de la exploración de los científicos ha sido la epigenética de cómo las plantas saben cuándo florecer.
En epigenética, el ambiente puede producir un cambio fisiológico que se transmite de generación en generación; sin embargo, la secuencia de ADN de las células nunca cambia y permanece exactamente igual. Las plantas son sistemas modelo ideales, señaló Sanbonmatsu, lo que permite el estudiode memoria epigenética donde una generación de células recuerda lo que sucedió con la generación anterior de células en cámara lenta.
Para este trabajo, el foco estaba en una cadena de ARN conocida como COOLAIR que controla el momento de la floración de las plantas en la primavera, ya que detecta cuánto tiempo una planta ha estado expuesta al frío. Cuando estos ARN se apagan o eliminan, las plantas simplemente no florecen.
"Las flores pueden parecer frívolas, en comparación con la estructura de trabajo del resto de las hojas, tallos y raíces de la planta, pero en realidad son las claves para la supervivencia de las plantas con flores", dijo Sanbonmatsu.
"De hecho, el éxito reproductivo de la planta depende críticamente del momento preciso de floración en la primavera. Nuestro descubrimiento, encontrar subestructuras mecánicas dentro de COOLAIR, es una gran evidencia de que los ARN pueden parecerse más a las máquinas, y ayudan aesta implementación de un calendario interno ", señaló.
Este momento de floración da lugar a un fenómeno curioso, en el sentido de que las plantas solo florecen después de un cierto número de días de estar expuestas al clima frío: las plantas recuerdan efectivamente cuántos días atrás golpeó la muerte del invierno.
"Exactamente cómo recuerdan sin poseer un cerebro o sistema nervioso central es misterioso. Muchas personas tienen su dinero en ARN, primo molecular del ADN", dijo Sanbonmatsu. Se cree que las moléculas gigantes de ARN juegan un papel importante en este proceso, pero nadiesabía cómo se veían o cómo funcionaban. La colaboración entre Los Alamos y el Reino Unido produjo uno de los primeros mapas en 2-D de dicha molécula. La molécula, llamada COOLAIR, ahora se cree que es una pieza clave en el rompecabezas de la memoria de la planta.
COOLAIR es una de una clase de moléculas llamadas ARN largos no codificantes lncRNA, pronunciado "ARN de enlace". Si bien se ha demostrado que muchos de estos lncRNA son críticos para procesos biológicos importantes, su función exacta era desconocida.están comenzando a comprender que los lncRNA parecen controlar varios procesos epigenéticos en la epigenética y el desarrollo de plantas y mamíferos.
COOLAIR parece ser un represor de un represor, ayudando a controlar los sensores internos que le dicen a la planta que es hora de dejar de retrasar el proceso de floración, que el clima parece estar tendiendo hacia el tiempo de floración. El primer represor es una proteína llamadaFLC lugar de floración C. Este represor apaga la floración en otoño e invierno. COOLAIR, a su vez, reprime la FLC, permitiendo que tenga lugar la floración, pero solo después de 4-6 semanas de exposición a temperaturas frías
"Este trabajo informa el debate sobre la importancia funcional de las transcripciones no codificadas que no se conservan en el nivel de secuencia, esto es lo que impulsó el trabajo", dijo la coautora del artículo, Caroline Dean, del Centro John Innes, Reino Unido. "Inicialmenteencontró COOLAIR en una búsqueda no sesgada de factores inducidos por el frío. Posteriormente, utilizamos varios enfoques genéticos y transgénicos para demostrar su funcionalidad en el mecanismo de silenciamiento epigenético que apaga el FLC durante la exposición prolongada al frío ", anotó.
El proyecto COOLAIR es una colaboración con el líder de epigenética de plantas Dean y un equipo del Centro John Innes, Reino Unido. El equipo de Los Alamos desarrolló el COOLAIR las estructuras y el equipo de Dean, incluida la primera autora Emily Hawkes, realizó mutaciones en plantas vivas para ayudarvalidar las estructuras.
"El primer paso es encontrar su estructura bidimensional, diseñando los diseños arquitectónicos de la estructura tridimensional completa. Así que esto es lo que hizo el equipo de Los Alamos", dijo Sanbonmatsu. "Usar estrategias de bioquímica tomadas del ribosomaEn el campo, interrogamos las estructuras bidimensionales de estos ARN y descubrimos que estaban cargados de estructuras muy complejas, no muy diferentes del ribosoma ".
"Dado que pasamos más de una década trabajando en el ribosoma la máquina molecular que lee información genética, sabíamos exactamente qué hacer con los ARN gigantes", dijo Sanbonmatsu.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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