El peróxido de hidrógeno y el misterio de la maduración de los frutos: ‘mensajeros de señales’ en las plantas

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Qin Guozheng del Instituto de Botánica de la Academia de Ciencias de China ha revelado un mecanismo no reconocido previamente por el cual el ARN N6-metiladenosina (m⁶A) La desmetilasa SlALKBH2 sufre una modificación por reducción-oxidación (redox). Esta variación afecta su estabilidad y su papel fisiológico en la regulación de la maduración normal de los frutos del tomate.

En este estudio, publicado plantas de la naturalezaLos investigadores utilizaron peróxido de hidrógeno (H₂oh₂), un oxidante suave que actúa como una importante molécula de señalización en la regulación de múltiples procesos biológicos.

Lo que encontraron fue H.₂oh₂La modificación oxidativa mediada por regula la función de SlALKBH2, que es esencial para la adecuada maduración de los frutos carnosos. Esta etapa de maduración representa la etapa final del desarrollo del fruto, influyendo directamente en la calidad y vida útil del fruto.

Específicamente, los investigadores mostraron cómo H₂oh₂ La señalización interactúa con la modificación de la metilación del ARN para regular el desarrollo de las plantas de manera coordinada.

La modificación química más frecuente en los ARNm de eucariotas es m⁶Una metilación. Regula varios procesos biológicos, incluida la estabilidad del ARNm y la eficiencia de la traducción, modulando el metabolismo del ARNm.

Como miembro de la familia de las dioxigenasas, M⁶Las desmetilasas, incluida SlALKBH2, son capaces de revertir oxidativamente m.⁶Una metilación. Esta capacidad plantea la cuestión de si la propia SlALKBH2 está sujeta a modificación oxidativa, similar a otras proteínas sensibles a redox.

Para probar esta hipótesis, los investigadores expresaron transitoriamente el gen SlALKBH2 en hojas de Nicotiana benthamiana tratadas con o sin H.₂oh₂Luego se controló el estado redox de SlALKBH2.

Los resultados indican una sensibilidad significativa de SlALKBH2 a H₂oh₂-oxidación inducida, que conduce a la formación de homodímeros en hojas y frutos de tomate de N. benthamiana. En particular, la exposición a H₂oh₂ Se ha demostrado que SlALKBH2 acelera la maduración del fruto del tomate, lo que indica oxidación en este proceso.

La formación de homodímeros SlALKBH2 se atribuye a la participación de múltiples residuos de cisteína (Cys), identificándose Cys39 como un sitio crítico; La mutación en este sitio redujo gravemente la formación de homodímeros. Aunque la modificación oxidativa mejoró la estabilidad de la proteína SlALKBH2, no afectó su m.⁶Actividad desmetilasa.

Además, los investigadores identificaron la NADPH-tioredoxina reductasa C (SlNTRC) como una proteína que interactúa con SlALKBH2. Demostraron que SlNTRC regula el estado redox de SlALKBH2, afectando así su m⁶Función de desmetilación en tomates.

Luego se generaron mutantes knockout SlNTRC estables en tomates mediante edición de genes mediada por CRISPR-Cas9. La línea mutante homocigota sufrió un retraso significativo en el crecimiento vegetativo e incapacidad para dar fruto.

Este estudio estableció un vínculo entre H₂oh₂ Señalización y M⁶Una metilación, destacando la importancia de la regulación redox de m.⁶Variaciones en la regulación de la maduración de los frutos.

Dado el papel crítico del ARN m⁶La metilación en diversos procesos biológicos, los investigadores plantean la hipótesis de que este mecanismo regulador puede desempeñar un papel en otros procesos de desarrollo.

En resumen, este estudio no sólo mejora nuestra comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a la maduración de la fruta, sino que también proporciona nuevos conocimientos y estrategias para mejorar las variedades de cultivos.