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La expresión génica durante el proceso de crecimiento radicular

La producción agrícola se ve afectada cada vez más por toda una serie de factores abióticos como resultado del cambio climático y la escasez de agua y nutrientes. Una manera de reducir estos impactos negativos es modificar la arquitectura del sistema radicular de las plantas a fin de optimizar la absorción de agua y nutrientes.
La expresión génica durante el proceso de crecimiento radicular
El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea TRANSPHO (Roles of non-coding RNAs in translational regulation during root developmental adaptation to phosphate starvation) era mejorar la compresión de los procesos que rigen el crecimiento radicular, mejorando así el cultivo de plantas de interés agrícola gracias unas prácticas más respetuosas con el medio ambiente.

Una de las respuestas básicas al estrés abiótico es la alteración de la expresión génica, que puede ser regulada a múltiples niveles, incluyendo la transcripción, el procesamiento, la traducción y las modificaciones postraduccionales. El control traduccional, la regulación de la iniciación y la elongación o terminación de ribosomas en un ARN mensajero (ARNm) permiten a las células regular de manera rápida la expresión génica en respuesta a señales ambientales o del desarrollo.

Las moléculas de ARN no codificante de cadena larga (ARNncl) constituyen reguladores fundamentales de la expresión génica en toda una serie de procesos biológicos en la mayoría de las especies. En este sentido, se ha demostrado su participación en una amplia variedad de procesos biológicos, incluyendo la respuesta al estrés. Sin embargo, se dispone de muy poca información acerca del efecto de los ARNncl en la regulación traduccional en plantas.

Por tanto, los investigadores de TRANSPHO adaptaron tecnologías avanzadas a la biología vegetal para aislar ribosomas con una alta pureza en casi cualquier tipo celular y secuenciar fragmentos de ARN. Empleando este método, fueron capaces de mapear de manera precisa la posición y el número de ribosomas en moléculas de ARN a nivel de todo el genoma.

El equipo de TRANSPHO empleó este nuevo método para determinar la posición y el número de ribosomas en transcriptos de ARN de raíces de Arabidopsis thaliana sometidas a condiciones de déficit de fosfato. Se descubrió que los ARNncl constituyen en realidad un reservorio de nuevos péptidos pequeños y se determinó la traducción potencial de varios cientos de estos compuestos en el genoma. Es más, se identificaron los péptidos codificados por setenta de estos transcriptos de ARNncl empleando la espectrometría de masas.

Los investigadores de TRANSPHO también descubrieron la asociación de cientos de ARN no codificante de cadena larga sin sentido (NAT) con ribosomas de A. thaliana. Los NAT son moléculas de ARN complementarias de los ARNm endógenos que actúan como reguladores de la adaptación de las plantas a una amplia variedad de condiciones ambientales. Se espera que el trabajo del proyecto conduzca al desarrollo de nuevas herramientas para la modulación de la expresión génica en plantas.

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Palabras clave

Expresión génica, crecimiento radicular, TRANSPHO, regulación transcripcional, ribosomas, ARNncl
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