Identifican en plantas un mecanismo de regulación epigenética esencial para el funcionamiento del reloj circadiano. El trabajo, liderado por una investigadora del CSIC, aporta nuevas pistas sobre la expresión circadiana de los genes. Es uno de los primeros mecanismos de regulación epigenética identificados en plantas.
Barcelona. Un grupo de investigadores del CSIC en el Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) ha descrito un nuevo mecanismo de regulación del reloj circadiano, esencial para la expresión de los genes de plantas. El resultado se acaba de publicar en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Tal mecanismo se basa en cambios de la estructura de la cromatina. ”Hemos visto, dice Paloma Mas, investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y coordinadora del trabajo, “que la activación de los genes circadianos viene determinada por los cambios en el grado de compactación de la cromatina en los promotores de estos genes”.
La cromatina es el conjunto formado por la secuencia de ADN (los genes) y las histonas, unas proteínas que empaquetan el ADN para formar los cromosomas. Hasta no hace mucho, se pensaba que la expresión de los genes dependía exclusivamente de sus secuencias reguladoras. Sin embargo, investigaciones en diversos ámbitos de investigación han demostrado que también es muy importante la estructura de la cromatina, es decir, cómo está empaquetado el ADN con las histonas. Es lo que se denomina código epigenético, las instrucciones que no están contenidas en la secuencia del ADN.
El equipo de Paloma Mas ha sido capaz de identificar las marcas específicas en las histonas responsables del mayor o menor grado de compactación de la cromatina en los genes circadianos. El estudio también muestra la enzima responsable de regular esas marcas.
El hallazgo es relevante al tratarse de uno de los primeros mecanismos de regulación epigenética de los genes circadianos identificados en plantas. Los investigadores han visto que para que se exprese o reprima un gen circadiano, es importante “si está más o menos compactada la cromatina en los promotores de esos genes, mediante un proceso que a su vez está controlado por el reloj biológico”. Además de Paloma Mas, los otros firmantes del trabajo son los investigadores post-doctorales Jordi Malapeira y Lucie Crhak Khaitova.
La epigenética es un ámbito prometedor, ya que puede explicar porqué a veces dos secuencias de ADN idénticas dan resultados diferentes, así como la influencia del medio ambiente en la expresión de los genes.
En el caso de las plantas, estas tienen un ritmo biológico con un periodo de 24 horas, sincronizado con los cambios medioambientales que ocurren durante el día y la noche. En respuesta a esos cambios, las plantas expresan genes que regulan procesos esenciales en la planta tales como la germinación, el crecimiento, floración o respuestas a condiciones medioambientales de estrés.
Recientemente, este mismo equipo demostró la función de TOC1, una proteína esencial en el reloj circadiano. El estudio, publicado en la revista Science, mostraba el papel de TOC1 como un represor global de los genes circadianos (y no como un activador, tal y como se creía previamente).
El Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) es un consorcio público formado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), y la Universidad de Barcelona (UB).
Ordered changes in histone modifications at the core of the Arabidopsis circadian clock Jordi Malapeira, Lucie Crhak Khaitova, and Paloma Mas. December 12, 2012, doi: 10.1073/pnas.1217022110