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Las plantas presentan un ritmo biológico con un periodo de 24 horas, sincronizado con los cambios medioambientales que ocurren durante el día y la noche. En respuesta a esos cambios, una serie de proteínas actúan regulando procesos esenciales en la planta tales como la germinación, el crecimiento, floración o respuestas a condiciones medioambientales de estrés.

Hasta ahora, y según demostraban estudios con la pequeña planta modelo Arabidopsis thaliana, se creía que el funcionamiento del reloj circadiano de una planta dependía esencialmente de dos osciladores (un conjunto de genes), uno diurno y otro nocturno. Según este modelo, la proteína TOC1 activaba los genes del oscilador diurno que a su vez reprimía el oscilador nocturno. Ahora, el trabajo liderado por la investigadora del CSIC Paloma Mas, en el Centre de Recerca en Agrigenómica (CRAG) en Barcelona, revela un modelo diferente en el que TOC1 conecta directamente los dos osciladores mediante la regulación directa de la expresión de estos genes.

Además, los investigadores demuestran que la función de TOC1 en el reloj circadiano no es la de activar la expresión de genes, tal y como se creía hasta ahora, sino la de reprimirlos. Así, TOC1 funcionaría como un represor global de la expresión de genes del oscilador que actúan tanto durante el día como por la noche.

Las implicaciones del trabajo son relevantes. Define una nueva estructura del reloj circadiano y descifra nuevos mecanismos de funcionamiento y regulación que son esenciales en el ciclo vital de la planta. Marca, además, nuevas estrategias de investigación: “el estudio del papel del reloj en el control de la fisiología y metabolismo de la planta ha de tener en cuenta ahora la nueva estructura del oscilador, en la que TOC1 actúa como represor global y no como activador”.

Que fallaba algo en el modelo actual se sospechaba. “Había cosas que no cuadraban”, añade Paloma Mas. “Aunque los resultados de estudios genéticos previos parecían bastante claros, ciertos datos experimentales no terminaban de cuadrar. Los estudios de secuenciación masiva para analizar los genes diana de TOC1, junto con análisis transcripcionales, nos han permitido demostrar que la represión de la expresión génica por parte de TOC1 ocurre mediante la unión directa de la proteína a los promotores de los genes que regula”.

En el trabajo han participado investigadores del Centre de Recerca en Agrigenómica (CRAG), del California Institute of Technology, Pasadera (USA) e investigadores de la School of Biological Sciences de la Universidad de Edimburgo, y del Centre for Systems Biology, también de Edimburgo.