Una pieza clave del reloj biológico

Universidad de Buenos Aires - Facultad de Agronomía

14 de Febrero de 2011 |


Una pieza clave del reloj biológico


La intervención de la proteína PMRT5 en la regulación del reloj biológico de organismos vivos a partir de la utilización de técnicas de biología molecular fue el hallazgo de investigadores de la UBA. Por su relevancia, el descubrimiento fue difundido en la revista científica “Nature”. Los científicos afirman que el conocimiento de las piezas del reloj biológico contribuirá a mejorar la sincronía del crecimiento de cultivos agropecuarios importantes e impactará en aspectos de la salud humana.

A partir del empleo de técnicas de biología molecular, investigadores lograron identificar la proteína PMRT5 (Arginina Metil Transferasa 5) -codificada por el gen del mismo nombre-, reguladora de la expresión de genes que constituyen el reloj biológico, un mecanismo que controla cientos de procesos fisiológicos de los organismos vivos. El hallazgo fue llevado a cabo por científicos de la Facultad de Agronomía y de la de Ciencias Exactas y Naturales, del Conicet y del Instituto Leloir.

Los relojes biológicos son un conjunto de genes -presentes en una población determinada de células- cuya actividad ordena de manera temporal las respuestas fisiológicas y los comportamientos de los seres vivos a lo largo de los días y de las estaciones. En el caso de los seres humanos, sincronizan funciones tales como el dormir y el despertar, el descanso y la actividad, la temperatura del cuerpo, el rendimiento cardíaco, el consumo de oxígeno y los ritmos de secreción de las glándulas endocrinas. En el caso de las plantas, estos relojes regulan el momento apropiado para realizar la fotosíntesis o florecer, entre otras funciones.

“La identificación de la proteína PRMT5 es relevante debido al papel que desempeña en la regulación de esos ritmos”, señaló a InfoUniversidades Marcelo Yanovsky, responsable de la investigación y actual director del laboratorio de Genética del Instituto Leloir. Los investigadores describieron la función clave que desempeña la proteína PRMT5 en la regulación del reloj biológico, tanto de una pequeña planta emparentada con el repollo y conocida científicamente como Arbidopsis thaliana, como de la mosca de la fruta Drosophila melanogaste. Se trata de dos organismos empleados por la ciencia como modelos para estudios genéticos.

El empleo de técnicas de biología molecular permitió advertir que la PRMT5 modifica la actividad de proteínas que regulan el splicing, también llamado corte y empalme del ARN (ácido ribonucleico), mensajero de los genes del reloj biológico, tanto de la mosca como de las plantas estudiadas.

“Lo que vimos fue que las plantas y moscas que tenían el gen PRMT5 mutado, presentaban una serie de alteraciones en su comportamiento. El reloj interno se había alterado. A diferencia de las plantas normales, cuyas funciones fisiológicas suelen responder a ciclos de 24 horas, las mutantes presentaban un ciclo de 27 horas. Por otra parte, las moscas normales son más activas al amanecer, al atardecer hacen una siesta y luego duermen durante la noche. Las que presentaban el gen mutado tenían en cambio una actividad sostenida, ni mucha de día ni poca de noche, como si no durmieran o durmieran poco”, explicaron los investigadores.

Dos plantas de Arabidopsis thaliana, una salvaje y otra mutante, sembradas en el mismo momento, permitieron observar que la salvaje había florecido e incluso estaba próxima a dar semillas y concluir su ciclo de vida, cuando la mutante aún no había florecido.

Conocer las piezas del reloj

A la luz de estos resultados, los investigadores coinciden en que si se conocieran todos los genes que contribuyen al funcionamiento del reloj, se los podría tratar de combinar de manera óptima para que en cierta latitud, a cierta época del año, florezca determinada planta en función de los registros históricos del clima. “En el caso del maíz, es clave que cuando la planta florezca haya agua; si la floración coincide con una sequía, la producción de ese cultivo podría ser desastrosa”, subraya Yanovsky, y agrega: “Nos interesa entender los mecanismos del reloj porque creemos que comprendiéndolos vamos a contribuir a mejorar esa sincronía y mejorar aspectos productivos del sector agropecuario”.

Otro de los investigadores afirmó que “el hecho de conocer las piezas del reloj y cómo se articulan entre sí, le permite al relojero ajustar esos ‘aparatos’ para que funcionen más adecuadamente. Resulta imposible no hacer un paralelismo entre ese trabajo y el de los ingenieros genéticos del futuro”.

La importancia del estudio de principios básicos de la biología de las plantas con el propósito de comprender, entre otras cuestiones, el desarrollo de enfermedades que ocurren en humanos, concentra numerosas miradas. Robert Tjian, presidente del Howard Hughes Medical Institute (HHMI) -uno de los organismos que financió la investigación del grupo de Yanovsky-, señaló que no hay dudas de que los biólogos vegetales tienen un gran potencial para ayudar a encontrar soluciones a diferentes problemas sociales.

El hallazgo se produjo en el Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas vinculadas a la Agricultura (IFEVA) de la Facultad de Agronomía de la UBA, y trabajaron becarios discípulos de Alberto Kornblihtt, del Instituto de Fisiología, Biología molecular y Neurociencias (IFIBYNE) de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.



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