Investigadores do Departamento de Bioquímica do Instituto Indio de Ciencias (IISc) descubriron un mecanismo longamente buscado que empregan as plantas terrestres primitivas como as briofitas (incluíndo musgos e hepáticas) para...regular o crecemento das plantas– un mecanismo que tamén se conservou en plantas con flores de evolución máis recente.
O estudo, publicado na revista Nature Chemical Biology, céntrase na regulación non clásica da proteína DELLA, un regulador principal do crecemento que pode inhibir a división celular en plantas embrionarias (plantas terrestres).
«DELLA actúa como un badén, pero se este badén está presente constantemente, a planta non se pode mover», explica Debabrata Laha, profesora asociada de bioquímica e coautora do estudo. Polo tanto, a degradación das proteínas DELLA é fundamental para promover o crecemento das plantas. Nas plantas con flores, DELLA degrádase cando a fitohormonaxiberelina (GA)únese ao seu receptor GID1, formando o complexo GA-GID1-DELLA. Posteriormente, a proteína represora DELLA únese ás cadeas de ubiquitina e é degradada polo proteasoma 26S.
Curiosamente, as briofitas estiveron entre as primeiras plantas en colonizar a terra, hai aproximadamente 500 millóns de anos. Aínda que producen a fitohormona xiberelina (GA), carecen do receptor GID1. Isto fai que nos preguntemos: como se regulaba o crecemento e o desenvolvemento destas primeiras plantas terrestres?
Os investigadores empregaron o sistema CRISPR-Cas9 para eliminar o xene VIH correspondente, confirmando así o papel do VIH. As plantas que carecen dun encima VIH funcional presentan graves defectos de crecemento e desenvolvemento e anomalías morfolóxicas, como talo denso, crecemento radial deficiente e falta de cáliz. Estes defectos foron corrixidos modificando o xenoma da planta para producir só un extremo (o extremo N) do encima VIH. Usando técnicas avanzadas de cromatografía, o equipo de investigación descubriu que o extremo N contén un dominio quinase que cataliza a produción de InsP₈.
Os investigadores descubriron que DELLA é un dos obxectivos celulares da quinase VIH. Ademais, observaron que o fenotipo das plantas deficientes en MpVIH era similar ao das plantas de Miscanthus multiforme cunha maior expresión de DELLA.
«Nesta fase, estamos ansiosos por determinar se a estabilidade ou a actividade de DELLA se mellora nas plantas con deficiencia de MpVIH», dixo Priyanshi Rana, estudante de doutoramento no grupo de investigación de Lahey e primeira autora do artigo. En consonancia coa súa hipótese, os investigadores descubriron que a inhibición de DELLA restaurou significativamente os defectos de crecemento e desenvolvemento nas plantas mutantes de MpVIH. Estes achados suxiren que a quinase VIH regula negativamente DELLA, promovendo así o crecemento e o desenvolvemento das plantas.
Os investigadores combinaron métodos xenéticos, bioquímicos e biofísicos para dilucidar o mecanismo polo cal o pirofosfato de inositol regula a expresión da proteína DELLA nesta briófita. Especificamente, a InsP₈, producida por MpVIH, únese á proteína MpDELLA, promovendo a súa poliubiquitinación, que á súa vez leva á degradación desta proteína represora polo proteasoma.
A investigación sobre a proteína DELLA remóntase á Revolución Verde, cando os científicos, sen sabelo, explotaron o seu potencial para crear variedades semiananas de alto rendemento. Aínda que o seu mecanismo de acción era descoñecido naquel momento, as tecnoloxías modernas permitiron aos científicos usar a edición xenética para manipular a función desta proteína, aumentando así eficazmente o rendemento das colleitas.
«Co crecemento da poboación e a redución das terras cultivables, o aumento do rendemento dos cultivos converteuse en algo fundamental», afirmou Raha. Dado que a degradación de DELLA regulada por InsP₈ pode estar xeneralizada nas plantas embrionarias, este descubrimento podería abrir o camiño para o desenvolvemento de cultivos de alto rendemento da próxima xeración.
Data de publicación: 31 de outubro de 2025