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As plantas dependem da proteína FRONDOSA que permite pilhas de mudar seu destino

As pilhas não expressam todos os genes que contêm todo o tempo. A parcela de nosso genoma que codifica a cor do olho, por exemplo, não precisa de ser girada sobre em pilhas de fígado. Nas plantas, os genes que codificam a estrutura de uma flor podem ser desligados nas pilhas que formarão uma folha.

Estes genes unneeded são mantidos de tornar-se activos sendo armazenado na cromatina densa, um pacote firmemente embalado de material genético atado com proteínas.

Em um estudo novo nas comunicações da natureza do jornal, os biólogos da Universidade da Pensilvânia identificaram uma proteína que permitisse pilhas da planta de alcançar estes genes de outra maneira inacessíveis a fim comutar entre identidades diferentes.

Chamou “um factor pioneiro da transcrição,” a proteína FRONDOSA obtem as parcelas de um apoio para o pé em particular do pacote da cromatina, afrouxando a estrutura e recrutando outras proteínas que permitem eventualmente genes a primeiramente seja transcrito no RNA e traduzido então em proteínas.

Os programas que não são necessários em uma pilha ou um tecido ou uma condição dada são cortados eficazmente pelas várias alterações da cromatina que as fazem muito inacessíveis. A pergunta foi sempre, como você vai do fechado para abrir? Nós encontramos que FRONDOSO, esta proteína que nós já conhecemos era importante em reprogramming pilhas da planta, somos um destes os factores da transcrição do pioneiro que conseguem um pé na porta, no caso, alterar o programa das pilhas.”

Doris Wagner, estuda o autor e biólogo superior, escola das artes & ciências, Universidade da Pensilvânia

Os factores pioneiros da transcrição foram caracterizados primeiramente pelo membro da faculdade Kenneth Zaret de Penn da Faculdade de Medicina de Perelman, cujo próprio trabalho examinou estas proteínas reguladoras nos animais, como no contexto da revelação do fígado.

Cedo em seu tempo em Penn, Wagner ouviu Zaret dar uma conversa sobre seu trabalho nesta área e cresceu curioso sobre a procura de factores similares nas plantas, dadas que a expressão genética flexível é tão crítica a sua sobrevivência.

Certamente, as plantas devem comutar entre expressar grupos inteiros de genes diferentes todo o tempo. Em solos ricos, podem crescer mais ramos para obter mais grandes, quando em uma seca puderem expressar mais genes associados com as flores se tornando, assim que podem ajustar a semente e reproduzi-la antes que sucumbam.

Como as pilhas da planta determinam sua identidade e o destino foi um foco do trabalho de Wagner desde o início de sua carreira, e assim que tem FRONDOSO. Durante seus dias do postdoc, Wagner mostrou que FRONDOSO poderia reprogram pilhas de raiz para produzir flores. “Que nos deu um bom indício que o poder FRONDOSO tivesse esta actividade “pioneira”, mas nós tivemos que olhar mais pròxima para prová-la,” diz.

Para fazer assim, proteína de Wagner e de colegas e costas isoladas primeiramente usadas do material genético para mostrar que FRONDOSOS, embora não outros factores da transcrição, limitam aos nucleosomes, subunidades da cromatina onde os carretéis do ADN em um conjunto de proteínas chamaram histones. Especificamente, o emperramento ocorreu no gene AP1, que é sabido para ser activado por FRONDOSO para alertar plantas fazer flores.

Para confirmar que esta conexão era verdadeira em um organismo vivo, os pesquisadores tomaram raizes da planta e aplicaram um composto que fizesse com que floresçam espontâneamente. Ao florescer, encontraram que fizeram não somente o ligamento FRONDOSO fortemente a AP1 mas que o local obrigatório foi ocupado igualmente por um histone. “Isto diz-nos que que os histones e o FRONDOSOS estão ocupando realmente a mesma parcela de ADN,” Wagner diz.

Além disso, mostraram que a estrutura da cromatina começou a abrir na região AP1 quando FRONDOSA estêve activada, uma faceta chave do que os factores da transcrição do pioneiro fazem.

Esta abertura era limitada, e completamente o afrouxamento da cromatina tomou dias. O que aconteceu rapidamente, os pesquisadores encontrados, eram que FRONDOSO deslocou uma proteína do histone do linker, criando uma abertura local pequena que igualmente permitisse a outra transcrição fatorasse para cheirar sua maneira no ADN.

Embora a transcrição pioneira fatora tinha sido propor existir nas plantas, a nova obra fornece o primeiro apoio concreto que suporta esta concepção para FRONDOSO. E Wagner acredita que há outro. “Caso necessário, as plantas podem alterar seu plano inteiro do corpo ou para gerar uma planta inteira de uma parte pequena de folha,” diz.

“Nós prevemos que ajustando isto no movimento exigirá factores pioneiros da transcrição. Assim as plantas podem realmente ter mais destes factores do que animais.”

No próximo trabalho, na ela e em sua esperança da equipe investigar mais profundamente nos processos que precedem e seguem este “que abre caminho” a actividade de FRONDOSO: Qualquer coisa restringe sua actividade, e como faz os outros factores que recrutas desembala inteiramente os genes escondidos-afastado? “Seria grande encontrar ambos os lados desta equação,” Wagner diz.

Os resultados têm o significado na agricultura e na criação de animais, onde FRONDOSO são manipulados já para incentivar mais cedo a florescência, por exemplo. E como mais é compreendido sobre factores pioneiros da transcrição nas plantas, Wagner pode prever ajustar-se de outros aspectos do crescimento vegetal e da actividade, que poderiam ser leveraged para ajudar colheitas a se adaptar às circunstâncias ambientais novas, tais como aqueles sendo ushered dentro por alterações climáticas.

Source:
Journal reference:

Jin, R., et al. (2021) LEAFY is a pioneer transcription factor and licenses cell reprogramming to floral fate. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-20883-w.