Figura: Proteïna ARF1 en Marchantia, l'interruptor encès-apagat està marcat amb una proteïna fluorescent. Crèdit: Shubhajit Das, Laboratori de Bioquímica, Wageningem University & Research.
Cerdanyola del Vallès, 17 d'agost de 2020. Un equip d'investigació de la Wageningen University, a Holanda, el Sincrotró ALBA i la Universitat de Kyoto ha demostrat que la resposta enormement complexa a l'hormona vegetal auxina es pot reduir a un mecanisme molt simple de tipus interruptor. Bàsicament, l'auxina alterna l'interruptor d'un gen d'"apagat" a "encès" i, al mateix temps, un segon factor competeix amb aquest interruptor i, per tant, determina la sensibilitat de cada cèl·lula a l'hormona. A causa d'això, la multitud de formes en què les cèl·lules de les plantes reaccionen a l'auxina, sigui una ramificació de l'arrel o la formació d'una flor, depèn de la combinació de l'interruptor encès / apagat amb un botó de control de volum.
La petita molècula d'auxina és coneguda per controlar diversos aspectes del creixement i desenvolupament de la planta, i ho fa canviant l'activitat de diversos gens. Els Factors de Resposta a auxina (ARF, per les sigles en anglès) són proteïnes que s'uneixen als gens i els "encenen" o "apaguen", i l'auxina determina si aquestes proteïnes ARF estan actives o no. La majoria de les plantes tenen diverses còpies diferents de les ARF, derivat de la duplicació de gens durant l'evolució, seguit per canvis en les seves propietats. El que segueix és una xarxa molt complexa de proteïnes ARF que poden desencadenar respostes úniques a la mateixa hormona.
L'equip va estudiar el sistema de resposta a auxina de l'hepàtica Marchantia polymorpha. Es tracta d'una planta primitiva i té el sistema de resposta a auxina més simple possible, tal com els investigadors van descriure en un article anterior en eLife. En el nou estudi a Nature Plants, aquest cop l'equip va fer ús de l'extrema simplicitat del sistema de resposta a auxina de la Marchantia, i va disseccionar el seu funcionament a través d'una combinació de genètica i bioquímica de proteïnes. El treball va revelar un disseny molt simple de dues proteïnes ARF que competeixen per estar al cor del sistema de l'auxina.
Els científics van analitzar l'estructura cristal·lina de les ARF a la línia de llum XALOC del Sincrotró ALBA.
Canvi de visió fonamental per l'auxina
"Creiem que el nostre descobriment canviarà fonamentalment la manera en la qual els investigadors veuen el funcionament de l'hormona auxina" comenta Dolf Weijers, responsable del Laboratori de Bioquímica de la Wageningen University i líder de la investigació. "Al mateix temps, aquest salt en el nostre enteniment sobre com les cèl·lules responen a l'hormona aporta noves habilitats sense precedents per modificar la resposta cel·lular hormonal en plantes de cultiu, on la propagació, arrelat i molts altres trets depenen de la resposta a auxina."
Enganyats per la complexitat
Durant dècades, estudis en plantes amb flor, inclosa la planta model Arabidopsis, han portat a la idea que les plantes utilitzen una complicada xarxa de factors de resposta per permetre a diferents cèl·lules vegetals respondre de diferents formes a la mateixa hormona. D'aquesta manera, algunes cèl·lules creixeran, altres es dividiran i altres es diferenciaran. També es creu que aquesta xarxa permet a la mateixa hormona desencadenar la formació d'arrels i la formació de flors, depenent d'en quin lloc a la planta passi la resposta a l'hormona. Ara, l'equip de recerca descriu el seu descobriment d'un principi molt simple que sustenta les complexes respostes a l'hormona vegetal auxina. És probable que aquest mateix principi operi en altres espècies de plantes, que tenen grans famílies de proteïnes ARF. El present estudi ajuda, així, a tenir un millor enteniment sobre com les plantes, inclosos els cultius, responen a l'hormona.
Referència: Hirotaka Kato et al. Design principles of a minimal auxin response system, Nature Plants (2020). DOI: 10.1038/s41477-020-0662-y
Enllaç a la notícia original: https://www.cells.es/en/media/news/plant-biologists-discover-simple-principle-of-plant-responses-to-auxin-hormone
