ADAPTARSE AL SILENCIO: Las plantas responden a los cambios ambientales regulando la maquinaria de silenciamiento génico

Debido a su incapacidad para trasladarse de un lugar a otro las plantas, a diferencia 
de los animales, responden a cambios en las condiciones ambientales modificando su forma,
tamaño, número de órganos y tasa de crecimiento. Esto se debe a la necesidad de modificar 
su fisonomía para adaptarse a las nuevas condiciones. Para lograr estos cambios, las plantas
necesitan modificar rápidamente la expresión de ciertos genes, es decir la cantidad y el tipo
de proteínas que se generan a partir de los mismos. Desde hace relativamente poco tiempo, 
se sabe que existen pequeñas moléculas de ARN, llamadas micro ARNs(miARNs), cuya función 
es marcar el producto de ciertos genes para ser destruidos, anulando así la producción de 
las proteínas codificadas por estos genes. Este proceso, llamado silenciamiento génico, 
es producido por una proteína llamada ARGONAUTA 1 (AGO1), que reconoce a los miARNs y sus
genes blancos. En cada célula cientos de miARNs confluyen en AGO1 para cumplir su función, 
convirtiendo a esta proteína en un cuello de botella en la vía y un elemento fundamental 
para el funcionamiento de la planta.
En un trabajo reciente, publicado en la revista Molecular Plant, un grupo de investigadores 
del Laboratorio de Biología del ARN del IAL, liderado por Pablo Manavella, identificó un
mecanismo regulatorio que promueve la degradación de la proteína AGO1 y, en consecuencia, 
reduce el accionar de los miARNs (Re et al, 2020). El grupo demostró, además, que cuando 
las plantas están expuestas a radiación ultravioleta potencialmente dañina, por ejemplo 
durante el verano, dicho mecanismo es bloqueado, lo que estabiliza a la proteína AGO1 y 
aumenta la reparación del daño al ADN producido por la luz ultravioleta. Esto asegura la
integridad del genoma y la sobrevida de la planta.

Este estudio complementa una serie de trabajos recientes del mismo grupo donde se demuestra que la planta manipula los niveles o la actividad de proteínas claves para el accionar de los miARNs en respuesta a cambios en el medio ambiente, en particular durante cambios drásticos de temperatura (Re et al, 2019), prolongada falta de luz (Achkar et al, 2018) o germinación de las semillas bajo la tierra (Choi et al, 2019). Frente a las variaciones medioambientales que se avecinan como consecuencia del cambio climático, conocer los mecanismos que regulan la respuesta de las plantas al ambiente en el que crecen es esencial para entender de qué forma se pueden obtener plantas mejor adaptadas a las nuevas condiciones.

Los autores del trabajo mencionado Delfina Re, Agustín Arce, Federico Ariel y Pablo Manavella son investigadores del CONICET en el IAL y docentes de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional del Litoral. Damián Cambiagno y Ariel Tomassi son becarios posdoctoral y doctoral del CONICET en el IAL, respectivamente. También participaron del trabajo Marisol Giustozzi y Paula Casati, del CEFOBI (CONICET-Universidad Nacional de Rosario).

Referencias:

Ré DA, Cambiagno DA, Arce AL, Tomassi AH, Giustozzi M, Casati P, Ariel FD, Manavella PA (2020) CURLY LEAF Regulates MicroRNA Activity by Controlling ARGONAUTE 1 Degradation in Plants. Molecular Plant. 13(1):72-87. doi: 10.1016/j.molp.2019.10.003

Ré DA, Lang PLM, Yones C, Arce AL, Stegmayer G, Milone D, Manavella PA (2019) Alternative use of miRNA-biogenesis co-factors in plants at low temperatures. Development. 146(5) pii:dev172932. doi: 10.1242/dev.172932.

Achkar NP, Cho SK, Poulsen C, Arce AL, Re DA, Giudicatti AJ, Karayekov E, Ryu MY, Choi SW, Harholt J, Casal JJ, Yang SW, Manavella PA (2018) A Quick HYL1-Dependent Reactivation of MicroRNA Production Is Required for a Proper Developmental Response after Extended Periods of Light Deprivation. Developmental Cell. 46(2):236-247.e6. doi: 10.1016/j.devcel.2018.06.014.

Choi SW, Ryu MY, Viczián A, Jung HJ, Kim GM, Arce AL, Achkar NP, Manavella P, Dolde U, Wenkel S, Molnár A, Nagy F, Cho SK, Yang SW (2019) Light Triggers the miRNA-Biogenetic Inconsistency for De-etiolated Seedling Survivability in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant. pii: S1674-2052(19)30337-5. doi: 10.1016/j.molp.2019.10.011.