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Para reparar el daño del ADN, las plantas necesitan buenos contratistas


Cuando se daña un edificio, un contratista general a menudo supervisa a varios subcontratistas (enmarcadores, electricistas, plomeros y perchas de paneles de yeso) para garantizar que las reparaciones se realicen en el orden correcto y a tiempo.


Instituto Salk.

De manera similar, cuando el ADN está dañado, un contratista molecular general supervisa una red de subcontratistas genéticos para garantizar que las diversas tareas celulares necesarias para proteger y reparar el genoma se realicen de manera correcta y puntual.

Los científicos han sabido por algún tiempo que un gen maestro llamado SOG1 actúa como un contratista general para la reparación, coordinando con varios subcontratistas genéticos de la célula de la planta para montar una respuesta efectiva al daño del ADN. Pero, no estaba claro qué genes específicos estaban entre los subcontratistas, ni cómo SOG1 interactuó con ellos para supervisar la respuesta de daño de ADN.

Ahora, los investigadores del Instituto Salk informan qué genes están activados o desactivados, y en qué orden, para orquestar los procesos celulares necesarios para proteger y reparar el genoma en respuesta al daño del ADN. La investigación, que apareció en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias durante la semana del 10 de octubre de 2018, revela el marco genético que controla un proceso biológico complejo que tiene amplias implicaciones para comprender cómo las plantas en particular y los organismos en general se enfrentan. con daños en el ADN para garantizar la salud y la forma física a largo plazo.

«Al igual que un edificio con daños estructurales puede ser peligroso, las células con daños en el ADN que pasan desapercibidas o sin reparar pueden ser peligrosas», dice la profesora asistente Julie Law, autora principal del artículo. «Sin embargo, el momento y la coordinación general de los eventos que se producen después de la detección del ADN dañado siguen siendo poco conocidos. ¿El SOG1 actúa como un micromanager, apuntando directamente a cada subcontratista a una tarea, o tiene un rol más directo? Estamos un paso más cerca de comprender cómo se coordina la respuesta al daño del ADN a lo largo del tiempo para mantener la estabilidad del genoma «.

Para comprender mejor la dinámica de la regulación génica a lo largo de la respuesta al daño del ADN y determinar los roles directos de SOG1 en esta respuesta, Law y su equipo realizaron una serie de experimentos en Arabidopsis thaliana, una maleza comúnmente utilizada para la investigación genética. Crecieron dos conjuntos de plántulas de Arabidopsis: un conjunto era normal; el otro conjunto contenía una versión mutada del gen SOG1, haciéndolo no funcional.

El equipo expuso ambos conjuntos de plantas a una fuerte radiación ionizante para generar roturas de doble cadena de ADN. Luego analizaron los cambios en la expresión génica en comparación con los controles no irradiados en seis puntos de tiempo que van desde 20 minutos a 24 horas. Encontraron que la expresión de aproximadamente 2,400 genes aumentó o disminuyó en respuesta al daño en el ADN durante ese período de tiempo, y casi todos dependían de la presencia de SOG1. Sin embargo, encontraron que solo aproximadamente 200, o alrededor del 8 por ciento, estaban directamente activados por SOG1, que reveló la primera capa de una compleja red de regulación de genes y mostró que SOG1 está asumiendo un papel de supervisor más «manos libres».

Para comprender qué hacían estos aproximadamente 2.400 genes, el grupo de Law introdujo sus datos en un programa de software llamado DREM, que identifica genes con patrones de expresión similares durante todo el período de 24 horas del estudio. Esto dio lugar a la identificación de 11 grupos de genes que actúan en diferentes escalas de tiempo y desempeñan funciones conocidas o predichas en diferentes aspectos de la respuesta de las plantas al daño del ADN.

«Es emocionante obtener más claridad sobre las redes de genes y las subredes específicas involucradas en la respuesta al daño en el ADN, así como su sincronización, que no se había hecho antes», dice Law.

Además de informar estrategias para mejorar la salud de los cultivos al mantener la estabilidad del genoma, este trabajo también puede arrojar luz sobre aspectos conservados de la respuesta al daño del ADN en otros organismos, ya que hay muchos paralelos entre SOG1 y un gen en animales que tiene una Función del contratista: el gen p53, un supresor de tumores conocido por su papel en la lucha contra el daño al ADN para prevenir el cáncer.

A continuación, el laboratorio planea estudiar los roles de los nuevos factores implicados en la respuesta al daño del ADN en función de sus perfiles de expresión y continuar explorando la red de genes controlada directa o indirectamente por SOG1.

Más información: Clara Bourbousse y otros, el activador SOG1 y los represores MYB3R regulan una compleja red de daños en el ADN en Arabidopsis, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2018). DOI: 10.1073 / pnas.1810582115 

Referencia del diario: Actas de la Academia Nacional de Ciencias

Información de: phys.org


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