Nova descoberta pode melhorar o rendimento das colheitas e combater a fome global. As descobertas podem inspirar esforços para melhorar o rendimento das colheitas e combater a fome global.
Novo trabalho liderado por Kangmei Zhao e Sue Rhee da Carnegie revela um novo mecanismo pelo qual as plantas são capazes de ativar rapidamente as defesas contra infecções bacterianas. Esse entendimento pode inspirar esforços para melhorar a produtividade das safras e combater a fome global.
“Entender como as plantas respondem a ambientes estressantes é fundamental para o desenvolvimento de estratégias para proteger importantes safras de alimentos e biocombustíveis de um clima em mudança”, explicou Rhee.
Publicado em eLife, um novo trabalho de Zhao e Rhee, junto com Benjamin Jin da Carnegie e Deze Kong e Christina Smolke da Universidade de Stanford, investigou como a produção de um composto de defesa vegetal chamado camalexina é ativada no nível genético.
“Como as plantas crescem em um local fixo, elas não podem fugir de predadores ou patógenos”, explicou Zhao. “Em vez disso, eles evoluíram para produzir compostos que os ajudam a combater invasores, entre outras funções”.
O Camalexin, como outros metabólitos vegetais, é sintetizado por proteínas operárias especializadas, chamadas enzimas, que realizam muitas das funções funcionais da célula. Quando a planta está sob estresse ambiental, ela ativa os genes que codificam essas enzimas. Os pesquisadores decidiram elucidar como uma célula vegetal pode ativar rapidamente a linha de produção e responder a condições externas ou ameaças no momento certo.
O material genético de uma célula codifica as receitas para fazer essas enzimas produtoras de camalexina e todas as proteínas de que a célula pode precisar para realizar suas funções necessárias em uma variedade de condições em cada estágio de sua vida. Isso é muita informação. É por isso que a organização do código genético na célula é tão crucial.
“Imagine que o genoma de uma célula é uma enorme biblioteca e cada gene é um livro, e cada cromossomo é uma estante extremamente grande”, disse Rhee. “A célula tem diferentes mecanismos para encontrar rapidamente o gene de que precisa nesta vasta gama de informações para que possa ser transcrito e traduzido para fazer a proteína codificada e responder às condições ambientais, incluindo ameaças e estresse.”
Essas estratégias incluem adicionar ou remover etiquetas ou marcas no empacotamento de todos os genes e materiais associados - chamados coletivamente de cromatina - que podem aumentar ou inibir a expressão de genes específicos. Às vezes, os elementos ativadores e repressores estão presentes simultaneamente, um fenômeno denominado cromatina bivalente.
Zhao, Rhee e seus colegas foram capazes de elucidar a existência de um tipo nunca antes caracterizado de cromatina bivalente - eles a denominaram kairostat, do grego "kairos", que significa no momento certo, e "stat", que significa dispositivo - que mantém a via de biossíntese da camalexina inativa até que haja um sinal do patógeno. Suas descobertas indicam que ambos os elementos são necessários para controlar o momento adequado da resposta da planta ao estresse externo.
“Camalexin e outros compostos de defesa costumam ser muito caros e tóxicos para a produção das plantas. Portanto, é desvantajoso para as plantas fazê-los o tempo todo ”, disse Zhao. “Os cientistas de plantas sabem há muito tempo que esses compostos de defesa são feitos na hora em que uma planta é atacada por pragas e patógenos. Agora temos uma nova alça em um mecanismo molecular que permite esse momento preciso da produção de camalexina. Esta descoberta pode informar estratégias para combater as mudanças climáticas e a fome global, ou mesmo a síntese de medicamentos derivados de plantas. ”
Olhando para o futuro, o grupo quer caracterizar todas as proteínas envolvidas no estabelecimento e remoção de marcas epigenéticas para identificar mais kairostats e entender melhor seu papel nas respostas ambientais e outras funções das plantas.
Referência: “Uma nova cromatina bivalente associa-se à rápida indução de genes de biossíntese de camalexina em resposta a um sinal de patógeno em Arabidopsis”Por Kangmei Zhao, Deze Kong, Benjamin Jin, Christina D Smolke e Seung Yon Rhee, 15 de setembro de 2021, eLife.
DOI: 10.7554 / eLife.69508
Este trabalho foi apoiado em parte pelo Carnegie Institution for Science Endowment e doações da National Science Foundation (IOS-1546838, IOS-1026003), do Departamento de Energia dos EUA, do Office of Science, do Office of Biological and Environmental Research, do Genomic Science Program. nos. DE-SC0018277, DE-SC0008769 e DE-SC0020366 e os National Institutes of Health (1U01GM110699-01A1).
Artigo publicado originalmente AQUI
