Adelantar el reloj molecular de las plantas
El proyecto financiado por la Unión Europea MOLECULAR CLOCK (Sumoylation: A regulatory mechanism for circadian clock function) ha abordado el estudio de cómo detecta una planta cambios ambientales y cómo responde a esos cambios adaptando su desarrollo. Para tal fin, los investigadores estudiaron el CRIPTOCROMO 2 (CRY2), un fotorreceptor sensible a luz azul en Arabidopsis thaliana que es estable en condiciones de oscuridad pero que se fotodegrada tras la exposición a luz azul. La degradación del CRY2 está precedida de modificaciones post-traduccionales. En este sentido, la exposición a luz azul desencadena en primer lugar la fosforilación de la proteína y, seguidamente, se produce la ubiquitinización del fotorreceptor, que marca a la proteína para su degradación en el proteosoma. Los investigadores de MOLECULAR CLOCK estudiaron una modificación post-traduccional en CRY2 descubierta recientemente, la sumoilación. La sumoilación implica la unión covalente de un pequeño modificador tipo ubiquitina (SUMO) a la proteína diana. Los investigadores confirmaron la sumoilación de CRY2 e identificaron uno de los principales residuos diana. Gracias al estudio de la relevancia biológica del proceso, los investigadores descubrieron que la sumoilación no afectaba a la unión del cofactor flavín adenín dinucleótido (FAD), que permite a CRY2 detectar luz azul. Es más, la sumoilación no modificaba la localización subcelular de CRY2. Curiosamente, experimentos de estabilidad revelaron que la unión de SUMO está relacionada con el control preciso de la degradación de CRY2 durante la detección de luz azul. El efecto biológico de la sumoilación incluye la inducción de pequeñas diferencias en la longitud del hipocótilo durante el desarrollo de las plántulas. Además, los investigadores observaron un retraso en el momento de la floración en plantas mutantes para cry2 y, posteriormente, estudiaron la complementación de este fenotipo mediante la expresión de la forma silvestre y mutante de CRY2. Sin embargo, estos identificaron diferencias entre experimentos, lo que sugiere que hay muchas más variables en acción a parte de los estímulos lumínicos. Algunas líneas complementadas con la versión mutante de CRY2 mostraron irregularidades en la organización de las hojas y sus yemas florales presentaron defectos en la formación de las anteras. Los descubrimientos del proyecto MOLECULAR CLOCK tienen una gran relevancia ante la actual falta de recursos alimenticios a consecuencia del aumento de la población mundial. Los estímulos lumínicos tienen un efecto crítico en el crecimiento y desarrollo vegetal, por tanto la información molecular obtenida sobre importantes reguladores moleculares ayudará a diseñar plantas mejor adaptadas a cambios en las condiciones climáticas. Es más, CRY2 constituye actualmente la base de herramientas optogenética empleadas para controlar la expresión genética mediante la exposición a luz. Por tanto, la optimización de estas herramientas podría dar lugar a nuevas mejoras en el rendimiento de los cultivos.
Palabras clave
Plantas, reloj molecular, cultivos, reloj circadiano, sumoilación, CRY2, ubiquitina