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Estudo identifica novo mecanismo de detecção de temperatura em plantas
Uma proteína chamada fitocromo B, que pode detectar luz e temperatura, desencadeia o crescimento das plantas e controla o tempo de floração. Como isso acontece não é totalmente compreendido.
Por Holly Ober - 04/04/2020


Mata Atlântica / Crédito Cultura Mix 

Uma proteína chamada fitocromo B, que pode detectar luz e temperatura, desencadeia o crescimento das plantas e controla o tempo de floração. Como isso acontece não é totalmente compreendido.

Em um artigo publicado na Nature Communications , um grupo de biólogos celulares liderado por Meng Chen, professor de botânica e ciências vegetais da Universidade da Califórnia, em Riverside, revela que a molécula do fitocromo B tem dinâmica inesperada ativada pela temperatura e se comporta de maneira diferente dependendo a temperatura e o tipo de luz .

À medida que as mudanças climáticas aquecem o mundo, os padrões de crescimento das culturas e os tempos de floração mudam. Uma melhor compreensão de como os fitocromos regulam os ritmos sazonais do crescimento das plantas ajudará os cientistas a desenvolver culturas para um crescimento ideal sob o novo clima da Terra e pode até lançar luz sobre o câncer em animais.

Os fitocromos alternam entre as formas ativa e inativa, como uma chave binária controlada pela luz e pela temperatura. Sob a luz direta do sol, como em campos abertos, os fitocromos se ligam, absorvendo a luz vermelha distante. Essa forma ativa inibe o alongamento do caule, o que limita o crescimento de plantas altas sob luz solar direta .

Na sombra, os fitocromos são menos ativos, absorvendo o vermelho. Essa forma "off" libera a inibição do crescimento do caule, de modo que as plantas crescem mais altas na sombra para competir com outras plantas por mais luz solar.

Dentro da célula, a luz faz com que os fitocromos se fundam em unidades chamadas fotocorpos dentro do núcleo da célula. Quando o fitocromo B está desligado, ele reside fora do núcleo celular. Ele se move dentro do núcleo quando "ligado" e altera a expressão de genes e padrões de crescimento.

Mudanças na luz alteram o tamanho e o número de todos os focos. O grupo de Chen agora mostrou que a temperatura altera os focos individuais.

Seu grupo examinou o comportamento de células expostas a diferentes temperaturas e condições de luz das folhas e caules de Arabidopsis thaliana, uma planta usada como modelo padrão na ciência botânica. O objetivo era monitorar como os foto-corpos mudam em resposta à temperatura.

O entendimento atual é que os fitocromos formam fotocorpos apenas no estado "ligado".

Chen e os co-autores Joseph Hahm, Keunhwa Kim e Yongjian Qiu, membros do grupo de pesquisa de Chen na UC Riverside, esperavam que o aumento da temperatura tivesse um efeito semelhante ao sombreamento - desativaria os fitocromos. Eles pensaram que os fotocorpos desapareceriam, como na sombra.

Os resultados foram completamente inesperados.

A equipe descobriu que aumentar a temperatura não fazia com que todos os fotocorpos desaparecessem de uma só vez. Em vez disso, fotocorpos específicos desapareceram em faixas específicas de temperatura. O aumento gradual da temperatura reduziu o número de fotocorpos à medida que desapareciam seletivamente.

"Descobrimos que um subconjunto de fotocorpos termoestáveis ​​pode persistir mesmo em temperaturas quentes", disse Chen. "O restante dos focos desapareceria em cada estágio de temperatura mais baixa. Antes de pensarmos que todos os focos eram iguais, mas agora sabemos que todos são diferentes".

O mecanismo que os faz desaparecer seletivamente deve ser diferente do mecanismo que os faz desaparecer na sombra. Isso sugere que os fotocorpos individuais podem ser sensores para faixas de temperatura específicas.

O estudo também mostrou que o fitocromo B reage à temperatura em dois locais diferentes da molécula. A primeira parte sente a temperatura; a segunda parte forma focos. Os focos formados por este segundo local são insensíveis à temperatura. Isso mostra que a luz e a temperatura são detectadas pela mesma parte da molécula, mas resultam em comportamentos diferentes.

"Os fotocorpos são grandes complexos de proteínas dinâmicas. Nossos resultados sugerem que cada um deles pode ter uma composição diferente", disse Chen. "O que pensamos é que a composição única dos fotocorpos individuais os faz reagir à temperatura de maneira diferente. Estudos futuros sobre o entendimento das características únicas de cada fotocorpo provavelmente descobrirão os mecanismos subjacentes da detecção de temperatura e a regulação da expressão gênica sensível à temperatura nas plantas". "

Além de ajudar a desenvolver plantas que prosperarão em um mundo em aquecimento, este trabalho pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre o câncer em animais. As proteínas nas células animais também formam focos relacionados ao câncer, mas seu papel na expressão e regulação de genes é desconhecido.

 

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