¿Alguna vez te has preguntado por qué te cansas cuando se pone el sol? ¿Por qué algunos pétalos de flores se abren durante el día y se cierran por la noche? ¿O incluso cómo saben las mariposas monarca cuándo migrar al sur? La vida en la tierra ha evolucionado para predecir qué hora es. Este mecanismo se conoce como el reloj circadiano: tanto las plantas como los animales tienen respuestas biológicas rítmicas a los ciclos de 24 horas y 365 días de la Tierra utilizando señales externas como la luz y la temperatura. La investigación dirigida por Dmitri Nusinow, PhD, miembro asociado, Danforth Plant Science Center, y la exestudiante graduada de Nusinow Maria Sorkin, PhD, ha identificado un nuevo complejo de proteínas en las plantas que regula la respuesta de la temperatura por el reloj circadiano. Dado que el cambio climático influye en los patrones de temperatura diarios y estacionales, como noches e inviernos más cálidos, es fundamental comprender mejor cómo las plantas interpretan y reaccionan a las señales térmicas. Sus hallazgos, «LOS GENES 27 Y 28 REGULADOS POR EL FRÍO antagonizan la actividad transcripcional del complejo circadiano RVE8/LNK1/LNK2″, fueron publicados recientemente en la revista científica Fisiología de las plantas.
«El reloj es esencial para que las plantas respondan correctamente a los estímulos de temperatura», escribió el primer autor Sorkin, y los científicos han descubierto una variedad de formas en que el reloj circadiano ayuda a las plantas a aclimatarse a los cambios de temperatura y sobrevivir al estrés, especialmente en especies modelo como Arabidopsis. «El reloj circadiano en Arabidopsis está bien estudiado», mencionó Sorkin, «por lo que la parte más emocionante de este proyecto fue encontrar un nuevo complejo de proteínas que regula las respuestas de temperatura. Nadie más había descubierto esta interacción, incluso en un sistema establecido». El complejo comprende tres proteínas que interactúan en la noche para adaptarse a temperaturas más frías. El equipo de investigación identificó de manera importante la conexión mecánica entre estas proteínas y el momento específico del día en el que se producen sus interacciones.
Sorkin hizo todo lo posible para descubrir cómo se juntan estas tres ‘piezas del rompecabezas’ de proteínas», dijo Nusinow. «Siempre estamos buscando complejos de proteínas en nuestro trabajo, pero no sabemos cómo interactuarán. La dedicación de María resolvió ese rompecabezas», continuó. Sus hallazgos son el resultado de tres años de arduo trabajo, a veces en horas extrañas, tarde en la noche y temprano en la mañana, para desmitificar cómo y cuándo estas proteínas trabajan juntas. Curiosamente, el El equipo «vio nuevos complejos formados cuando realizamos nuestros experimentos en diferentes momentos del día», comentó Nusinow, «incluso con solo horas de diferencia».
Los experimentos del investigador involucraron la colaboración con la Instalación de Proteómica y Espectrometría de Masas (PMSF) del Centro Danforth y el equipo de crecimiento de plantas. El PMSF desplegó instrumentación de última generación para identificar cientos de proteínas potenciales para que el equipo las explorara. Además, colaboradores de la Universidad de Freiburg en Alemania, el Plant-Environment Signaling Group de la Universidad de Utrecht y la Fundación Instituto Leloir, Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas en Argentina, compartieron generosamente material vegetal para el análisis de estas proteínas.
El laboratorio de Nusinow está emocionado de continuar estudiando este complejo de proteínas a diferentes temperaturas con Stefanie King, coautora y estudiante de posgrado de segundo año en la Universidad de Washington en St. Louis. «Estoy agradecido de aprender de María y diseñar experimentos para observar la estructura y la regulación del complejo como un todo», dijo King. Ahora que los investigadores demostraron que el complejo proteico interactúa en momentos específicos del día, están interesados en comprender mejor la interacción bajo temperaturas variables. Además, Stefanie espera ser mentora de un pasante de NSF REU en estas técnicas durante el verano.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Instituto Nacional de Salud, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth en el Centro de Ciencias de Plantas de Danforth, la Beca de Ciencias de Plantas William H. Danforth de la Universidad de Washington en St. Louis, la Investigación Alemana Fundación, y la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica.
