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Decifrada a forma de melhorar a adaptação das plantas em condições de stress agosto 4, 2019

 

Cientistas decifram o código para melhorar a tolerância ao stress em plantas
pela Universidade de Ciências de Tóquio

Em qualquer organismo eucariótico, o DNA em uma célula não existe como uma fita solta, mas como um complexo altamente condensado que consiste de DNA e outras proteínas conhecidas como histonas. No geral, esta estrutura condensada é referida como cromatina, e esta embalagem é importante para manter a integridade da estrutura e sequência do DNA. No entanto, como a cromatina restringe a topologia do DNA, a modificação da cromatina (via modificação das histonas) é uma importante forma de regulação dos genes e é referida como regulação epigenética. Agora, um grupo de cientistas, liderado pelo Prof Sachihiro Matsunaga da Tokyo University of Science, descobriu um novo mecanismo de regulação epigenética, no centro do qual está uma enzima histona desmetilase chamada de desmetilase 1 específica da lisina 1 (LDL1). Matsunaga afirma: “O novo mecanismo de regulação epigenética que encontramos está relacionado ao reparo de danos no DNA em plantas, e acreditamos que ele tem muitas aplicações do mundo real”. Este estudo é publicado na American Society of Plant Biologists.

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana. Credit: Wikipedia.

O genoma de um organismo é constantemente submetido a várias tensões que causam instabilidades ou erros, resultando em danos ou “rupturas” nas sequências. Essas quebras são reparadas de forma autónoma por um processo chamado de recombinação homóloga (HR) e, portanto, HR é essencial para manter a estabilidade de um genoma. Como para todos os outros processos regulados de forma genética, a estrutura da cromatina precisa ser modificada para que a FC ocorra suavemente. Matsunaga e sua equipe haviam descoberto anteriormente uma proteína conservada chamada RAD54; eles descobriram que o RAD54 está envolvido no alteração da cromatina na planta modelo Arabidopsis e, assim, auxilia na estabilidade genômica e na resposta ao dano no DNA. No entanto, tanto o recrutamento de RAD54 no local de RH quanto a dissociação adequada de RAD54 do local são importantes para que ele exerça seus efeitos. Quando perguntado sobre sua motivação para este estudo, o Prof Matsunaga afirma abertamente: “Nosso estudo anterior identificou que a RAD54 ajuda a FC, mas os mecanismos de recrutamento e dissociação foram pouco compreendidos. Nosso novo estudo tenta lançar luz sobre esses mecanismos.”

Usando técnicas como co-imunoprecipitação e espectrometria de massa, os cientistas primeiro identificaram e selecionaram proteínas que interagem com o RAD54 e regulam sua dinâmica com a cromatina durante o reparo de danos no DNA baseado em HR em Arabidopsis. Eles  identificaram, pela primeira vez, que a histona desmetilase LDL1 interage com RAD54 nos locais de danos no DNA. Eles descobriram que o RAD54 interage especificamente com o aminoácido 4-lisina metilado em uma das quatro histonas centrais na cromatina, H3 (H3K4me2). Os cientistas descobriram então que o LDL1 suprime essa interação desmetilando o H3K4me2. Eles concluíram que o LDL1 remove o excesso de RAD54 dos locais danificados pelo DNA através da desmetilação do H3K4me2 e, portanto, promove o reparo da FC na Arabidopsis. Assim, o LDL1 assegura a dissociação adequada do RAD54 do local de reparo da FC no DNA.

Saudando este resultado emocionante, Matsunaga diz: “Esta descoberta é uma adição importante à ciência das plantas e à biologia molecular básica. Esta é uma extensão de nossa pesquisa anterior que mostrou que a RAD54 se acumulou em locais danificados em Arabidopsis e que a excessiva RAD54 suprime danos. reparo, que pode ser perigoso para a planta.Nosso novo estudo mostra que o LDL1 ajuda e melhora o reparo de danos ao DNA removendo o RAD54 do local danificado. ”

Então, por que as descobertas deste estudo são tão importantes? Matsunaga explica isso também. “Ao contrário dos animais, as plantas são estacionárias e, portanto, mais vulneráveis ​​a estresses ambientais como altas temperaturas, secura, patógenos, parasitas e condições ruins do solo”, diz Matsunaga, “e essas tensões impedem o desenvolvimento e crescimento das plantas causando DNA Portanto, uma resposta eficiente do dano ao DNA é crucial para garantir o crescimento ideal e a sobrevivência das plantas. Nosso estudo revela um possível mecanismo de regulação epigenética que pode melhorar a resposta ao dano do DNA nas plantas. ”

Finalmente, Matsunaga aborda uma aplicação mais importante da pesquisa deste grupo. “As plantas podem ser tratadas com o LDL1 para controlar artificialmente uma mudança epigenética, de modo que tornem mais tolerantes as estratégias, como as infecções, a capacidade de stresse e o stresse”, diz Matsunaga. “O que é ser útil na criação de variedades resistentes de plantas cultivadas com melhor crescimento e longevidade e melhores características, contribuindo para uma alimentação alimentar global.”

 

Fonte: 

https://phys.org/news/2019-08-scientists-code-stress-tolerance.html?fbclid=IwAR34akTQ8q8K8dbb7GRuGOR7vgWksSBy0EQJOsZ42_tXzQEb-2spECiE56M

 

 

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