Reloj circadiano de las plantas versus calentamiento global. La vida en la tierra ha evolucionado para predecir qué hora es. Este mecanismo se conoce como el reloj circadiano. Tanto las plantas como los animales tienen respuestas biológicas rítmicas a los ciclos de 24 horas y 365 días de la Tierra. Y lo hacen utilizando señales externas como la luz y la temperatura.
Este estudio dirigido por Dmitri Nusinow, PhD, miembro asociado del Danforth Plant Science Center y la exestudiante graduada de Nusinow, Maria Sorkin, PhD, identificó un nuevo complejo proteico en las plantas. Y descubrió que regula la respuesta a la temperatura por medio del reloj circadiano.
Dado que el cambio climático influye en los patrones de temperatura diarios y estacionales, como noches e inviernos más cálidos, es fundamental comprender mejor cómo las plantas interpretan y reaccionan a las señales térmicas.
Un reloj interno
«El reloj circadiano es esencial para que las plantas respondan correctamente a los estímulos de temperatura». Esto lo explicó Sorkin el primer autor. Los científicos han descubierto una variedad de formas en las que el reloj circadiano ayuda a las plantas a aclimatarse a los cambios de temperatura. Y sobrevivir al estrés, especialmente en especies modelo como Arabidopsis.
“El reloj circadiano en Arabidopsis está bien estudiado”, dijo Sorkin. “Por lo que la parte más emocionante de este proyecto fue encontrar un nuevo complejo de proteínas que regula las respuestas de temperatura. Nadie más había descubierto esta interacción, incluso en un sistema establecido”.
Proteínas nocturnas
El complejo consta de tres proteínas que interactúan por la noche para adaptarse a temperaturas más frías. El equipo de investigación identificó la conexión mecánica que existe entre estas proteínas. Y el momento específico del día en el que ocurren sus interacciones.
“Sorkin hizo todo lo posible para descubrir cómo se juntan estas tres ‘piezas del rompecabezas’ de proteínas”, dijo Nusinow. “Siempre estamos buscando complejos de proteínas en nuestro trabajo, pero no sabemos cómo interactuarán. La dedicación de María resolvió ese rompecabezas”, continuó.
Sus hallazgos son el resultado de tres años de arduo trabajo, a veces en horas intempestivas. Pero nos permitió averiguar cómo y cuándo estas proteínas trabajan juntas. Curiosamente, el equipo «vio que se formaban nuevos complejos cuando realizamos nuestros experimentos en diferentes momentos del día», comentó Nusinow. «Incluso con solo horas de diferencia».
El laboratorio de Nusinow está emocionado de continuar estudiando este complejo de proteínas a diferentes temperaturas con Stefanie King, coautora y estudiante de posgrado de segundo año en la Universidad de Washington en St. Louis. “Estoy agradecida de aprender de María. Y de poder diseñar experimentos para observar la estructura y la regulación del complejo como un todo”, dijo King.
Ahora que los investigadores demostraron que el complejo proteico interactúa en momentos específicos del día, están interesados en comprender mejor la interacción bajo temperaturas variables. Esto les permitirá comprender si estas proteínas ayudaran a las plantas a adaptarse a las consecuencias del calentamiento global.
Datos del estudio
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Instituto Nacional de Salud, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth en el Centro de Ciencias de Plantas de Danforth, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth de la Universidad de Washington en St. Louis, la Investigación Alemana Fundación, y la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.
Los experimentos involucraron la colaboración con el Centro de Proteómica y Espectrometría de Masas (PMSF) del Centro Danforth. El PMSF desplegó instrumentación de última generación para identificar cientos de proteínas potenciales para que el equipo las explorara.
Además, colaboradores de la Universidad de Freiburg en Alemania, el Plant-Environment Signaling Group de la Universidad de Utrecht y la Fundación Instituto Leloir, Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires–Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas en Argentina, generosamente compartieron material vegetal para el análisis de estas proteínas. Reloj circadiano de las plantas versus calentamiento global.
Sus hallazgos, «Genes regulados por frío 27 y 28 antagonizan la actividad transcripcional del complejo circadiano RVE8/LNK1/LNK2», se publicaron recientemente en la revista científica Plant Physiology.
