Investigadores del Centro Riken de Ciencia de los Recursos Sostenibles (CSRS) en Japón, han descubierto un proceso a través del cual la expresión génica de las plantas está regulada por la luz. El estudio descubrió que la luz azul desencadena un cambio en la parte de un gen que finalmente es expresado cuando esta luz está presente.
Cuando una nueva plántula emerge por primera vez del suelo y está expuesta a la luz del sol, en particular, a la luz azul, sufre una serie de cambios fisiológicos que le permiten crecer y llevar a cabo la fotosíntesis. Estos cambios son posibles porque la luz azul desencadena la expresión de ciertos genes que normalmente están “silenciados” en la oscuridad. El equipo del CSRS adaptó dos nuevas técnicas de biología molecular para su uso con plantas para revelar cómo se produce este efecto.
Expresión génica y la luz
Una molécula de ADN se divide en unidades funcionales llamadas genes. Cada gen proporciona las instrucciones para formar un producto funcional, es decir, una molécula necesaria para desempeñar un trabajo en la célula. En muchos casos, este producto funcional es una proteína. Por ejemplo, en el experimento de Mendel, el gen del color de las flores tiene las instrucciones para hacer una proteína que ayuda a producir moléculas coloridas (pigmentos) en los pétalos de las flores.
En todos los organismos el contenido de ADN de todas sus células es esencialmente idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. Pero no todos los genes se expresan al mismo tiempo ni en todas las células.
La expresión génica es por tanto el proceso por medio del cual se transforma la información codificada de los genes en las proteínas necesarias para su desarrollo, funcionamiento y reproducción. Por lo tanto, durante la expresión de un gen codificante la información fluje de ADN⇒ARN⇒Proteína. Este proceso consta de dos paso: transcripción y traducción. En el primero, la secuencia de ADN de un gen se copia para obtener una molécula de ARN. En la traducción, la secuencia de ARNm se decodifica para especificar la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Es decir si se encuentra un código de “inicio”, esa región de ARN se traducirá en una proteina. El problema está en que un solo gen puede tener diferentes códigos de inicio, cada uno activado con la descodificación de diferentes partes del ARN.
El equipo del CSRS, dirigido por Minami Matsui, descubrió que para ciertos genes, se usa la exposición a los cambios de luz azul para iniciar el código, asegurando que la secuencia principal se traduzca en proteínas que luego puedan ser utilizadas por las plantas en procesos relacionados con la luz.
“Encontramos que muchos sitios de inicio para la transcripción del ARNm en las plantas cambian en presencia de luz azul”, explica Matsui. “Sin luz, estos ARNm están condenados y se bloque la síntesis de proteínas relacionadas con la fotosíntesis o la fotomorfogénesis de forma innecesaria”.
El cambio en el código de inicio significa que cuando una plántula encuentra luz por primera vez, el ARN permanece estable y los procesos dependiente de la luz pueden proceder con la síntesis de proteínas de manera adecuada.
Aunque esta investigación tuvo como objetivo investigar cómo ocurren los cambios relacionados con la luz en las plantas, Matsui cree que el proceso regulatorio subyacente en el que se seleccionan los códigos de inicio basados en factores ambientales podría ser generalizado e importante también para la investigación con animales.
