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Cambios en la estructura de la cromatina y el desarrollo floral

La floración en el momento adecuado y la morfogénesis floral son esenciales para el desarrollo óptimo de frutos y cosechas. Un nuevo estudio ha descubierto cómo se regula el genoma para garantizar la correcta formación de las flores.
Cambios en la estructura de la cromatina y el desarrollo floral
La estructura de la cromatina (o el empaquetamiento del ADN alrededor de proteínas histonas) regula la lectura a lo largo del material genético y, por tanto, constituye un mecanismo de control de la expresión génica. Con el objetivo de determinar la regulación del proceso de formación de las flores, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea CHROMACT (Chromatin dynamics for gene activation in the developing flower) se centraron en el estudio de un factor específico: ULTRAPETALA1 (ULT1).

El activador transcripcional ULT1 se cree que participa en diferentes etapas de la activación mediada por la cromatina de genes que controlan la formación de flores. En concreto, este controla el establecimiento de marcas epigenéticas en histonas cuando las histonas son modificadas para iniciar o suprimir la transcripción.

Para obtener una mejor comprensión de la función del ULT1 en el desarrollo floral, los investigadores de CHROMACT llevaron a cabo un análisis cuantitativo de la frecuencia de marcas epigenéticas en histonas a nivel del genoma completo. Para tal fin, desarrollaron un protocolo para generar secuencias genéticas de gran calidad de regiones marcadas así como un diagrama de flujo para los análisis posteriores del conjunto de datos obtenidos. Los resultados muestran que el ULT1 antagoniza la función del complejo Polycom (PcG) a nivel del genoma completo para permitir la correcta formación de flores cuando es necesario. Las proteínas del complejo PcG inhiben la floración, por ejemplo en invierno, cuando la formación de frutos no sería posible debido a la poca disponibilidad de agua y luz solar.

Los investigadores también estudiaron el modo de acción específico del ULT1 en la cromatina y descubrieron un conjunto de genes diana directos unidos a lo largo de un perfil activo de marcas de histonas. Es más, el análisis de la secuencia de unión del ADN a un factor de transcripción que interacciona con el ULT1 ha proporcionado datos para estudios posteriores.

El trabajo futuro en colaboración con otros laboratorios —el grupo Wellmer, en Dublín; el grupo Kaufmann, en Potsdam; el grupo Carles, en Grenoble— permitirá el estudio de las dinámicas globales de la estructura de la cromatina en Arabidopsis. En este sentido, un primer conjunto de análisis puso de manifiesto que los cambios cuantitativos en las marcas epigenéticas en histonas están muy correlacionados con los cambios esperados en la expresión de genes relacionados con eventos tempranos en la formación de las flores. Los resultados de la investigación han sido remitidos para su publicación. Estos constituyen una sólida base del conocimiento de gran importancia para estudios futuros sobre la función de los reguladores transcripcionales (unión, efectos en marcas de histonas) en relación con la dinámica de la cromatina.

El activador transcripcional ULT1 está presente en especies vegetales de cultivo de gran importancia económica como el tomate, el maíz y el trigo. En este contexto, el estudio de la función de esta proteína en la activación de genes podría ser aplicable en los campos del fitomejoramiento y la manipulación genética de cultivos en aras de aumentar los rendimientos de las cosechas.

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Palabras clave

Cromatina, formación de las flores, cultivo, ULTRAPETALA1, histona, complejo Polycomb
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