La ciencia argentina sigue marcando la diferencia. Ahora, un equipo de investigadores del CONICET y de la Fundación Instituto Leloir pudo comprobar qué proteína participa en el momento de la floración y en la respuesta de las plantas a hormonas vinculadas con el crecimiento y el estrés.
El hallazgo, publicado en The Plant Journal, identificó por primera vez la función biológica de MED3, una subunidad del complejo Mediador que interviene en la expresión de los genes, según explicaron desde el CONICET.
El complejo Mediador está compuesto por unas 30 subunidades proteicas y cumple un papel central en la expresión génica de células humanas y vegetales. Sin este complejo, la maquinaria celular no puede interpretar correctamente las instrucciones del ADN, lo que afecta procesos como el crecimiento, la división celular, el metabolismo y la respuesta a señales internas y externas.
Qué determinó el avance científicos sobre las plantas
Aunque desde hace unos 15 años se conoce la importancia del Mediador, la función específica de varias de sus subunidades seguía siendo un misterio. Entre ellas estaba MED3, cuya existencia era conocida pero sobre la que no estaba claro si cumplía una función biológica concreta.
El trabajo fue liderado por Pablo Cerdán, jefe del Laboratorio de Biología Molecular de Plantas de la Fundación Instituto Leloir e investigador del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL). El primer autor es Santiago Freytes, ingeniero agrónomo y doctor en Biología.
Qué pasa cuando falta MED3
Para estudiar el papel de esta proteína, los investigadores utilizaron edición génica mediante la técnica CRISPR y eliminaron MED3 en ejemplares de Arabidopsis thaliana, una planta modelo utilizada habitualmente en investigación.
“Por medio de edición génica, usando la técnica de CRISPR, eliminamos a MED3 de ejemplares de Arabidopsis thaliana y pudimos ver que las plantas florecen más tarde de lo normal y que reaccionan de manera diferente a dos hormonas vegetales muy importantes”, explica Pablo Cerdán.
Los científicos observaron que las plantas modificadas tardaban más en florecer y luego analizaron qué mecanismo estaba detrás de ese cambio. Allí detectaron un aumento en la actividad del gen Flowering Locus C (FLC), que funciona como un freno para la floración.
En condiciones normales, MED3 contribuye a mantener ese freno desactivado. Cuando la proteína está ausente, aumenta la actividad de FLC y la floración se retrasa.
La proteína también regula la respuesta al crecimiento y al estrés
El equipo también encontró cambios en la respuesta de las plantas a dos hormonas fundamentales: las giberelinas y el ácido abscísico.
Las giberelinas estimulan el crecimiento y participan en procesos como la germinación de las semillas y, en determinadas especies, la floración. El ácido abscísico, en cambio, está asociado principalmente con la respuesta al estrés y ayuda a las plantas a enfrentar condiciones adversas como el frío o la sequía.
En muchos procesos, ambas hormonas actúan de manera antagónica. El estudio mostró que, cuando MED3 está ausente, las plantas presentan una menor respuesta al ácido abscísico y una respuesta excesiva a las giberelinas.
“Pensamos que cuando falta MED3 hay un desacople entre las respuestas al crecimiento y al estrés. Normalmente, cuando las plantas detectan una condición adversa, suelen dejar de crecer; es como si se guardaran reservas. Ahora bien, si esa respuesta es exagerada, limitan su desarrollo y rendimiento en forma innecesaria”, explica Cerdan.
Para los investigadores, estos resultados muestran que MED3 no funciona solamente como una pieza estructural del complejo Mediador. También tiene funciones concretas en procesos biológicos relevantes, ya que interviene en el momento de la floración, modula la respuesta a hormonas y coordina programas de desarrollo que antes se consideraban relativamente independientes.
Un posible camino hacia cultivos más adaptados
El hallazgo podría tener implicancias a futuro para la producción agrícola, aunque los investigadores plantean esta posibilidad como una línea de investigación y no como una aplicación inmediata.
El objetivo sería comprender si la regulación de MED3 puede utilizarse para modificar el equilibrio entre crecimiento y respuesta al estrés. De esta manera, eventualmente podrían desarrollarse plantas capaces de mantener su crecimiento bajo determinadas condiciones ambientales sin perder capacidad de respuesta frente a situaciones adversas.
“Nos dimos cuenta de que, en términos agronómicos, quizás ese acoplamiento entre crecimiento y estrés no es una condición necesaria y que entonces se podrían diseñar plantas que no frenen su crecimiento frente a una determinada condición y tenga más productividad”, señala Cerdán.
El investigador incluso plantea una posible aplicación en cultivos como la colza o la camelina. Y concluye: “Uno podría especular que sería factible manipular la expresión de MED3 o su actividad para mejorar o acelerar el crecimiento de un cultivo como colza o camelina sin afectar su respuesta a un entorno adverso”.