Los investigadores del Instituto Leloir descubrieron que frente a los cambios diarios y/o estacionales que se producen en la temperatura del ambiente el gen GEMIN2 ayuda a las plantas a mantener la estabilidad de diversos procesos biológicos, entre ellos el funcionamiento del reloj biológico.
El avance científico podría alentar el desarrollo de plantas con mayor tolerancia a fluctuaciones térmicas en un contexto de cambio climático.
Científicos del Instituto Leloir descubrieron un gen que ejerce el papel de “termostato” en las plantas cuando reciben el impacto del frío. Su rol demostró ser crucial para mantener estable el reloj biológico interno cuyo funcionamiento adecuado les permite adaptarse a los cambios del día y de las estaciones.
“Si bien el hallazgo todavía está lejos de encontrar una aplicación en el sector agrícola, sienta bases para el desarrollo de herramientas tecnológicas orientadas a la generación de plantas que se adapten a situaciones de estrés ambiental en un contexto de cambio climático”, afirmó el líder del estudio, el doctor Marcelo Yanovsky, investigador del CONICET y jefe del laboratorio de Genómica Vegetal del Instituto Leloir, en la ciudad de Buenos Aires.
La mayoría de los seres vivos, incluyendo a las plantas, no controlan su propia temperatura, sino que la misma varía según los cambios diarios y estacionales del ambiente. Sin embargo, muchos organismos poseen la capacidad de mantener estable el funcionamiento de numerosos procesos biológicos en un amplio rango de temperaturas. Los mecanismos genéticos y moleculares involucrados en estos fenómenos homeostáticos o de regulación son mayoritariamente desconocidos.
Ahora, Yanovsky y su grupo descubrieron una pieza de la maquinaria genética y molecular de las plantas que preserva un funcionamiento estable del reloj biológico de las plantas que son sometidas a cambios de temperatura de 10 a 15 grados centígrados.
Para llegar a ese resultado, los científicos del Instituto Leloir realizaron experimentos en plantas Arabidopsis thaliana, un modelo vegetal de investigación que comparte mecanismos biológicos con los cultivos de mayor relevancia alimentaria. “Descubrimos que en las plantas deficientes en GEMIN2 (una proteína producida por el gen del mismo nombre), el reloj se enlentecía cuando la temperatura bajaba 10 grados, mientras que en las plantas normales, la velocidad de los ritmos biológicos se altera muy poco en respuesta a cambios térmicos de esa magnitud”, indicó Yanovsky.
Las pruebas de laboratorio evidenciaron que las plantas con alteraciones en el gen GEMIN2 no tenían la capacidad para medir el tiempo en forma apropiada y su supervivencia se veía comprometida a bajas temperaturas. Por ejemplo, el movimiento de las hojas que están perpendiculares a los rayos del sol durante el día y adquieren una posición erecta durante la noche se daban con una periodicidad de 22 horas, mientras que en las plantas normales tenían un período cercano a 24 horas (lo que dura el día). Por otro lado, en las plantas mutantes los ritmos biológicos se enlentecen con el frío y se aceleran cuando aumenta el calor.
Los científicos del Instituto Leloir descubrieron que el gen GEMIN2 amortigua el efecto de la temperatura sobre un paso clave del proceso de expresión genética de las plantas, conocido como el “splicing alternativo”, que es clave para el funcionamiento adecuado del reloj biológico y otros mecanismos biológicos. El splicing alternativo permite que un gen pueda producir más de una proteína capaz de generar una mejor respuesta de la célula a las variaciones de los estímulos internos y/o externos.
“En los próximos años trabajaremos en estudios adicionales que sean útiles para desarrollar plantas que se adapten a situaciones de estrés ambiental”, afirmó Yanovsky.
Del estudio, publicado en la destacada revista científica PNAS, de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, también participaron su primer autor, el doctor Rubén Gustavo Schlaen, investigador del CONICET en el grupo de Yanovsky; los doctores Ariel Chernomoretz, Estefanía Mancini, Sabrina Elena Sánchez, Soledad Pérez Santángelo y Matías Rugnone, del Leloir; Craig Simpson y John Brown, del Instituto James Hutton, en Escocia; y Xu Zhang, de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos.
Fuente: Agencia CyTA