"Nossas abordagens para capturar interações transita³rias fator-alvo de transcrição em todo o genoma podem ser aplicadas para validar interações dina¢micas de fatores de transcrição para qualquer caminho de interesse na agricultura ou na medicina", disse Gloria Coruzzi, professora de Carroll e Milton Petrie, professora do Departamento de Biologia da NYU. Centro de Gena´mica e Biologia de Sistemas e autor saªnior do artigo.

Interações dina¢micas entre protea­nas reguladoras e DNA são importantes para desencadear a expressão controlada de genes no RNA em resposta a um ambiente celular ou externo em mudança. No entanto, as interações transita³rias subjacentes entre os fatores de transcrição e seus alvos em todo o genoma foram amplamente perdidas, já que os manãtodos bioquímicos atuais exigem interações esta¡veis ​​- não passageiras - entre um fator de transcrição e seu alvo de DNA. 

No estudo da Nature Communications , os pesquisadores testemunharam essas interações indescrita­veis entre a NLP7, um fator de transcrição mestre em plantas que regula os genes envolvidos na captação de nitrogaªnio para o crescimento das plantas e seus genes-alvo. O nitrogaªnio éum nutriente essencial para o desenvolvimento das plantas e éencontrado no solo e nos fertilizantes.

Os pesquisadores capturaram interações altamente transita³rias da NLP7 com alvos em todo o genoma que atédesafiaram a captura por manãtodos de detecção bioquímica realizados em poucos minutos após a importação nuclear da NLP7. Eles fizeram isso fundindo o NLP7 a uma enzima de metilação do DNA a partir de bactanãrias, que depois induziram a entrar no núcleo de uma canãlula vegetal. A qualquer momento, o NLP7 tocava um gene - mesmo que brevemente - deixaria uma marca de metilação permanente no DNA. Eles também mostraram que essa interação altamente transita³ria entre a NLP7 e seus genes-alvo no genoma levou a  transcrição nova e conta­nua do gene no RNA.

“Descobrimos que mais de 50% dos genes regulados pelo NLP7 em plantas inteiras envolvem interações de fator de transcrição-DNA altamente transita³rias que ocorrem dentro de cinco minutos após a importação nuclear controlada de NLP7 capturada em células vegetais isoladas. Além disso, a ligação transita³ria ao NLP7 ativa uma cascata de transcrição que regula mais de 50% dos genes responsivos ao nitrogaªnio em raa­zes de plantas inteiras ”, explicou Coruzzi.

Dado que mais da metade das respostas dos genes ao nitrogaªnio nas plantas são controladas por interações transita³rias com a NLP7, os pesquisadores observam que a descoberta desses alvos ilusãorios do NLP7 em todo o genoma tem implicações para melhorar a eficiência do uso de nitrogaªnio, o que pode beneficiar a agricultura e a sustentabilidade.

Além de Coruzzi, os autores do estudo incluem JoséMiguel Alvarez, do Centro de Biologia Gena´mica e de Sistemas da NYU, e da Universidade Maior do Chile; Anna-Lena Schinke, Matthew Brooks, Angelo Pasquino e Lauriebeth Leonelli, do Centro de Gena´mica e Biologia de Sistemas da NYU; Kranthi Varala, da Universidade de Purdue; Alaeddine Safi, Gabriel Krouk do CNRS em Montpellier, Frana§a e Anne Krapp do INRA Versailles, Frana§a. A pesquisa foi apoiada pelo Instituto Nacional de Ciências Manãdicas Gerais dos Institutos Nacionais de Saúde (GM032877; F32GM116347) e pelo Programa de Pesquisa em Genoma Vegetal da National Science Foundation (IOS-1339362), e em parte pelo Laboratoire International Associé(LIA-CoopNet), financiado por o Centro Nacional de Pesquisa Cienta­fica (CNRS) e LabEx Saclay Plant Sciences-SPS (ANR-10-LABX-0040-SPS).