As células não expressam todos os genes que contem o tempo todo. A porção de nosso genoma que codifica a cor dos olhos, por exemplo, não precisa ser ativada nas células do fa­gado. Nas plantas, os genes que codificam a estrutura de uma flor podem ser desativados nas células que formação uma folha.

Esses genes desnecessa¡rios são impedidos de se tornarem ativos por serem armazenados em uma densa cromatina, um pacote compacto de material genanãtico misturado com protea­nas.

Em um novo estudo na revista Nature Communications , bia³logos da Universidade da Pensilva¢nia identificam uma protea­na que permite que as células vegetais alcancem esses genes inacessa­veis para alternar entre diferentes identidades. Chamada de " fator de transcrição pioneiro" , a protea­na LEAFY se firma em porções especa­ficas do feixe da cromatina, afrouxando a estrutura e recrutando outras protea­nas que eventualmente permitem que os genes sejam primeiro transcritos em RNA e depois traduzidos em protea­nas.

"Os programas que não são necessa¡rios em uma determinada canãlula, tecido ou condição são efetivamente desligados por várias modificações da cromatina que os tornam muito inacessa­veis", diz a bia³loga Doris Wagner da School of Arts & Sciences, autora saªnior do trabalho. “A questãosempre foi: como vocêvai de fechada para aberta? Descobrimos que o LEAFY, essa protea­na que já saba­amos ser importante na reprogramação de células vegetais, éum desses fatores de transcrição pioneiros que chegam a entrar na porta, como fosse, para alterar o programa das células. "

Fatores de transcrição pioneiros foram caracterizados pela primeira vez por Kenneth Zaret, membro do corpo docente da Perelman School of Medicine, cujo pra³prio trabalho examinou essas protea­nas regulata³rias em animais, como no contexto do desenvolvimento do fa­gado. No ini­cio de seu tempo na Penn, Wagner ouviu Zaret dar uma palestra sobre seu trabalho nessa área e ficou curioso em procurar fatores semelhantes em plantas, uma vez que a expressão de genes flexa­veis étão cra­tica para sua sobrevivaªncia.

Na verdade, as plantas devem alternar entre expressar conjuntos inteiros de genes diferentes o tempo todo. Em solos ricos, eles podem crescer mais ramos para ficarem maiores, enquanto em uma seca eles podem expressar mais genes associados ao desenvolvimento de flores, de modo que podem lana§ar sementes e se reproduzir antes de sucumbir.

Como as células vegetais determinam sua identidade e destino tem sido o foco do trabalho de Wagner desde o ini­cio de sua carreira, assim como LEAFY. Durante seus dias de pa³s-doutorado, Wagner mostrou que o LEAFY pode reprogramar células de raiz para produzir flores. “Isso nos deu uma boa pista de que o LEAFY pode ter essa atividade 'pioneira', mas tivemos que olhar mais de perto para provar isso”, diz ela.

Para fazer isso, Wagner e colegas primeiro usaram protea­nas isoladas e fitas de material genanãtico para mostrar que o LEAFY, embora não outros fatores de transcrição, se liga aos nucleossomos, subunidades da cromatina onde o DNA se forma em um agrupamento de protea­nas chamadas histonas. Especificamente, a ligação ocorreu no gene AP1, que éconhecido por ser ativado pelo LEAFY para fazer com que as plantas fazm flores.

Para confirmar que essa conexão era verdadeira em um organismo vivo , os pesquisadores pegaram raa­zes de plantas e aplicaram um composto que faz com que elas floresa§am espontaneamente. Durante a floração, eles descobriram que não apenas LEAFY se ligava fortemente ao AP1, mas que o sa­tio de ligação também era ocupado por uma histona. "Isso nos diz que as histonas e o LEAFY estãorealmente ocupando a mesma porção do DNA", diz Wagner.

Além disso, eles mostraram que a estrutura da cromatina começou a se abrir na regia£o AP1 quando o LEAFY foi ativado, uma faceta chave do que os fatores de transcrição pioneiros fazem. Essa abertura era limitada e o afrouxamento total da cromatina demorava dias. O que aconteceu rapidamente, os pesquisadores descobriram, foi que o LEAFY deslocou uma protea­na histona ligante, criando uma pequena abertura local que também permitiu que outros fatores de transcrição penetrassem no DNA.

Embora fatores de transcrição pioneiros tenham sido propostos para existir em plantas, o novo trabalho fornece o primeiro suporte concreto de apoio a esta concepção para LEAFY. E Wagner acredita que existem outros. “Se necessa¡rio, as plantas podem alterar todo o plano corporal ou gerar uma planta inteira a partir de um pequeno pedaço de folha”, diz ela. "Prevemos que colocar isso em movimento exigira¡ fatores de transcrição pioneiros. Portanto, as plantas podem realmente ter mais desses fatores do que os animais."

No pra³ximo trabalho, ela e sua equipe esperam se aprofundar mais nos processos que precedem e seguem essa atividade "pioneira" do LEAFY: Alguma coisa restringe sua atividade e como os outros fatores que ela recruta desvendam totalmente os genes ocultos? “Seria a³timo descobrir os dois lados dessa equação”, diz Wagner.

As descobertas são significativas na agricultura e na pecua¡ria, onde o LEAFY já émanipulado para estimular a floração mais precoce, por exemplo. E a  medida que se entende mais sobre os fatores de transcrição pioneiros em plantas , Wagner pode imaginar um ajuste fino de outros aspectos do crescimento e da atividade das plantas, que poderiam ser aproveitados para ajudar as culturas a se adaptarem a novas condições ambientais, como aquelas que estãosendo introduzidas pelasmudanças climáticas.