Investigadores del Departamento de Bioquímica del Instituto Indio de Ciencias (IISc) han descubierto un mecanismo largamente buscado utilizado por plantas terrestres primitivas como las briofitas (incluidos los musgos y las hepáticas) pararegular el crecimiento de las plantas– un mecanismo que también se ha conservado en plantas con flores de evolución más reciente.
El estudio, publicado en la revista Nature Chemical Biology, se centra en la regulación no clásica de la proteína DELLA, un regulador maestro del crecimiento que puede inhibir la división celular en plantas embrionarias (plantas terrestres).
“DELLA actúa como un reductor de velocidad, pero si este se mantiene constante, la planta no puede moverse”, explica Debabrata Laha, profesora asociada de bioquímica y coautora del estudio. Por lo tanto, la degradación de las proteínas DELLA es crucial para promover el crecimiento vegetal. En las plantas con flores, DELLA se degrada cuando la fitohormona...giberelina (GA)Se une a su receptor GID1, formando el complejo GA-GID1-DELLA. Posteriormente, la proteína represora DELLA se une a las cadenas de ubiquitina y es degradada por el proteasoma 26S.
Curiosamente, las briofitas estuvieron entre las primeras plantas en colonizar la tierra, hace aproximadamente 500 millones de años. Si bien producen la fitohormona giberelina (GA), carecen del receptor GID1. Esto plantea la pregunta: ¿cómo se regulaba el crecimiento y el desarrollo de estas primeras plantas terrestres?
Los investigadores utilizaron el sistema CRISPR-Cas9 para inactivar el gen VIH correspondiente, confirmando así su función. Las plantas que carecen de una enzima VIH funcional presentan graves defectos de crecimiento y desarrollo, así como anomalías morfológicas, como talo denso, crecimiento radial deficiente y ausencia de cáliz. Estos defectos se corrigieron modificando el genoma de la planta para producir solo un extremo (el extremo N-terminal) de la enzima VIH. Mediante técnicas cromatográficas avanzadas, el equipo de investigación descubrió que el extremo N-terminal contiene un dominio quinasa que cataliza la producción de InsP₈.
Los investigadores descubrieron que DELLA es una de las dianas celulares de la quinasa del VIH. Además, observaron que el fenotipo de las plantas deficientes en MpVIH era similar al de las plantas de Miscanthus multiforme con mayor expresión de DELLA.
“En esta etapa, estamos ansiosos por determinar si la estabilidad o actividad de DELLA se ve mejorada en plantas deficientes en MpVIH”, afirmó Priyanshi Rana, estudiante de doctorado del grupo de investigación de Lahey y primer autor del artículo. En consonancia con su hipótesis, los investigadores descubrieron que la inhibición de DELLA restableció significativamente los defectos de crecimiento y desarrollo en plantas mutantes en MpVIH. Estos hallazgos sugieren que la quinasa VIH regula negativamente a DELLA, promoviendo así el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Los investigadores combinaron métodos genéticos, bioquímicos y biofísicos para dilucidar el mecanismo por el cual el pirofosfato de inositol regula la expresión de la proteína DELLA en esta briofita. Específicamente, InsP₈, producida por MpVIH, se une a la proteína MpDELLA, promoviendo su poliubiquitinación, lo que a su vez conduce a la degradación de esta proteína represora por el proteasoma.
La investigación sobre la proteína DELLA se remonta a la Revolución Verde, cuando los científicos, sin saberlo, explotaron su potencial para crear variedades semienanas de alto rendimiento. Aunque su mecanismo de acción se desconocía en aquel entonces, las tecnologías modernas han permitido a los científicos utilizar la edición genética para manipular la función de esta proteína, aumentando así eficazmente el rendimiento de los cultivos.
"Con el crecimiento demográfico y la disminución de las tierras cultivables, aumentar el rendimiento de los cultivos se ha vuelto crucial", afirmó Raha. Dado que la degradación de DELLA regulada por InsP₈ puede ser generalizada en plantas embrionarias, este descubrimiento podría allanar el camino para el desarrollo de cultivos de alto rendimiento de próxima generación.
Hora de publicación: 31 de octubre de 2025