Logro del Conicet: revelaron detalles de un proceso que podría ser clave para el futuro de los cultivos

Un estudio reveló detalles inéditos sobre un proceso importante en el desarrollo vegetal que afecta el rendimiento de cultivos de interés agronómico. Este hallazgo proviene del equipo de investigación del Conicet liderado por Javier Palatnik, investigador y director del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR-Conicet-UNR). El descubrimiento, publicado en la portada de la revista Nucleic Acids Research, se centra en el procesamiento de los microARNs, pequeñas moléculas presentes en plantas y animales que regulan con precisión la expresión de los genes. Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre cómo funciona este mecanismo molecular en las plantas.

“La información obtenida de esta investigación sobre los mecanismos de generación de microARNs nos permitirá controlar fácilmente procesos biológicos complejos en plantas cultivables”, señaló Palatnik.

Dijeron que el descubrimiento de la doble hélice del ADN en 1959 abrió un nuevo campo en la biología molecular, permitiendo entender mejor el funcionamiento de los seres vivos. El ADN contiene genes que codifican proteínas, pero solo el 1,5% del ADN corresponde a estos genes, mientras que el resto regula su expresión. Desde el Conicet explicaron que a comienzos del nuevo milenio un grupo de moléculas muy pequeñas de ARN captaron la atención porque sus secuencias no codificaban para proteínas, y, sin embargo, se las encontraba en todos los modelos de estudio, desde moscas hasta humanos, pasando por gusanos y plantas.

Se demostró que cumplían diversos roles en el desarrollo e incluso algunas resultaban esenciales para la vida de estos organismos: se las denominó microARNs. “Yo vi nacer esta historia; durante mi trabajo posdoctoral logramos caracterizar la función biológica del primer microARN en plantas”, dijo Palatnik.

Así lo que hacía tan importantes a estas pequeñas moléculas era que “son como una capa adicional sobre la regulación de la cantidad de expresión de un gen”, según indicó Santiago Rosatti, quien realizó su tesis doctoral en IBR con la investigación recientemente publicada.

Reformular una hipótesis

Los microARNs son generados en el núcleo, en principio como una molécula precursora más grande llamada pre-microARN, que por las características de su secuencia se pliega sobre sí misma adquiriendo una conformación de “horquilla”, según se informó. Esta luego es procesada (cortada en fragmentos más pequeños) dando origen a los microARNs que son exportados al citoplasma donde finalmente cumplen su función.

Al analizar secuencias de pre-microARN, Palatnik y su equipo observaron que muchas estaban muy conservadas evolutivamente: “Teníamos la hipótesis que modificar la estructura del precursor de alguna manera debía afectar el procesamiento y la cantidad que se produce de un microARN”, dijo Palatnik.

Según se indicó, los primeros experimentos para poner esta idea a prueba se realizaron en 2016. Comenzaron trabajando con el precursor del microARN miR319 de Arabidopsis thaliana (la planta modelo de estudio más extendida en investigación). Según Rosatti, realizaron cambios puntuales en la secuencia del pre-microARN que modificaban su estructura, pero no tuvieron el resultado esperado: no cambiaba en nada la cantidad de microARN.

“En ese momento, el proyecto parecía un fracaso. Pero luego, cuando probamos con precursores de otros microARN, el resultado de los mismos experimentos fue totalmente distinto”, expresó Palatnik. Siguiendo esta pista con un minucioso diseño experimental pudieron descubrir que estos resultados opuestos se debían a que el tipo de procesamiento que atraviesa el precursor determina si la cantidad de microARN que se produce es regulable o no.

“Entendimos que esa complejidad tan grande que hay para procesar los microARNs en plantas tiene sentido. El primer precursor que habíamos elegido era de procesamiento secuencial, y ahí vimos que no importaba las modificaciones que hiciéramos, siempre se generaba la misma cantidad de microARN. En cambio, apenas alterábamos la estructura de los precursores de procesamiento en dos pasos, cambiaba un montón la eficiencia del procesamiento y la cantidad de micro ARN”, expresó el investigador. En base a estos inesperados resultados pudieron establecer dos modelos de regulación de la producción de microARN en plantas, donde la secuencia (y la estructura) de su precursor tienen roles que hasta ahora eran desconocidos.

“Estudiar los precursores de microARN y sus modos de procesamiento, es parte de lo que podríamos denominar una investigación en ciencia básica”, indicó Rosatti.

Palatnik remarcó que habiendo dilucidado este mecanismo se cuenta “con el conocimiento que permite fácilmente aplicar herramientas de edición génica para aumentar o disminuir la expresión de genes determinados, definiendo la cantidad de microARN que se produce en una planta y, por ejemplo, llegar a controlar en una especie de interés comercial procesos biológicos muy complejos, como la floración”.

Palatnik detalla que los experimentos fueron realizados por Rosatti junto con las entonces becarias del Conicet en el IBR, Arantxa Rojas y Belén Moro y la investigadora Irina Suárez, con financiamiento de la Agencia de I+D+i, cuya labor, destacó, fue clave para la realización del proyecto. Completaron el equipo Nicolás Bologna y Uciel Chorostecki, investigadores del Centre for Research in Agricultural Genomics (CRAG) en Barcelona y la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, en la Universitat Internacional de Catalunya, respectivamente, quienes también contaron con becas del Conicet para realizar etapas de su formación científica en el laboratorio de Palatnik.

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