Científics de l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (CSIC-UPV) descriuen com una mateixa proteïna vegetal és capaç de regular programes cel·lulars diferents en espècies diferents 

Quant creix una planta, quan floreix, com ha d’afrontar condicions de sequera, com s’enfronta a determinades infeccions… En els cultius, totes aquestes funcions les regula una hormona vegetal anomenada giberelina a través de la proteïna DELLA. No obstant això, no totes les espècies de plantes terrestres sintetitzen aqueixa hormona. Malgrat això, totes empren la proteïna DELLA per a respondre als canvis en l’ambient. Ara, un equip d’investigació de l’Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València (UPV), ha descobert el mecanisme evolutiu pel qual la proteïna DELLA ha arribat a regular processos diferents en diferents espècies.

Les giberelines són hormones vegetals que regulen molts aspectes de la vida de les plantes amb flors, que són la majoria dels cultius: la grandària que aconsegueixen, el moment en el qual han de florir, la tolerància a alguns factors d’estrés com la sequera i la resistència a alguns fongs. Com és possible que una sola molècula faça tantes coses diferents? Com sap el que ha de fer a cada moment o en cada teixit?

Fa temps, el grup de Senyalització de Plantes de l’IBMCP liderat pel professor d’investigació del CSIC Miguel Ángel Blázquez, va ajudar a trobar l’explicació: l’única cosa que fan les giberelines és regular els nivells d’una proteïna de la planta anomenada DELLA. “Aquesta proteïna DELLA presenta una promiscuïtat inusual, que li permet interactuar físicament amb dotzenes de factors de transcripció. Aqueixos factors de transcripció són els encarregats d’activar o reprimir programes concrets de funcionament en les cèl·lules, i per això les giberelines, i les proteïnes DELLA, arriben a regular tants programes diferents”, explica Blázquez.

Però no totes les plantes tenen la capacitat de sintetitzar giberelines. Per exemple, les coníferes (pins, avets) i les falagueres sí que tenen giberelines, però les molses i les plantes hepàtiques no. No obstant això, totes les plantes terrestres tenen proteïnes DELLA.

“En aquest treball ens hem preguntat fins a quin punt les funcions de les giberelines i de les proteïnes DELLA són universals o són particulars de les plantes amb flors”, resumeix Miguel Ángel Blázquez.

Promiscuïtat de la proteïna DELLA

En el treball al qual fa referència, publicat en la prestigiosa revista Nature Plants, el grup d’investigació de l’IBMCP ha trobat que les proteïnes DELLA de totes les plantes, tinguen o no giberelines, tenen la mateixa promiscuïtat. És a dir, “la primera DELLA ancestral de fa 450 milions d’anys ja era capaç d’interactuar amb dotzenes de factors de transcripció. La seua promiscuïtat no ha canviat durant l’evolució”, revela l’investigador del CSIC.

L’estudi, on participen les universitats Pompeu Fabra de Barcelona i la de Birmingham (Regne Unit), juntament amb l’Institut Leloir-CONICET (Argentina), també observa que les proteïnes DELLA, malgrat interaccionar amb els mateixos factors de transcripció en totes les plantes, regulen funcions molt diferents en cada llinatge. “No en tots regula la grandària de les plantes”, descriu Blázquez, “i en les quals el fa, a vegades es deu al seu control de la proliferació cel·lular i a vegades al seu control de la grandària de les cèl·lules”.

La raó que les funcions finals que regulen les proteïnes DELLA hagen canviat tant durant l’evolució no es deu a canvis en les pròpies proteïnes, sinó en els factors de transcripció amb els quals interactuen, segons l’explicació proposada pel grup d’investigació al seu article de Nature Plants. “L’evolució de DELLA és simplement un reflex de l’evolució de les seues ‘dianes’”, resumeix Blázquez.

Usos agraris de modificar la DELLA

Les giberelines són diana de molts usos agraris. S’usen per a sincronitzar la floració, per a obtindre fruits sense llavors, per a induir la fructificació o per a controlar la grandària de plantes ornamentals, expliquen des de l’IBMCP. No obstant això, ja que aquesta hormona regula tants processos, el seu ús amb un objectiu concret ve acompanyat d’altres efectes no buscats (per exemple, es redueix la capacitat fotosintètica de les plantes o es tornen més sensibles a les infeccions per fongs).

“Una àrea de treball molt important en biotecnologia de giberelines és intentar obtindre varietats o compostos químics que ens permeten aconseguir els objectius desitjats sense els efectes secundaris. Entendre com les proteïnes DELLA han evolucionat en la naturalesa durant milions d’anys ens ajuda a dissenyar noves estratègies per a generar noves variants de DELLA amb les funcions desitjades”, assegura l’investigador del CSIC.

 

Referència:

Asier Briones-Moreno, Jorge Hernández-García, Carlos Vargas-Chávez, Noel Blanco-Touriñán, Alexandros Phokas, Cristina Úrbez, Pablo D. Cerdán, Juliet C. Coates, David Alabadí, Miguel A. Blázquez, DELLA functions evolved by rewiring of associated transcriptional networks, Nature Plants. https://www.nature.com/articles/s41477-023-01372-6

Hipoxia doradas adaptación ejercicio IATS
Marchantia polymorpha, una de les plantes emprades en l’estudi. Fotografia de Macarena Mellado.
Material de descàrrega
Imatge (jpeg)
Nota de premsa (pdf)
Share This
Ministerio de Ciencia y TecnologíaCSICDelegación C.Val.Casa de la CiènciaPresidencia Europea