Investigadors del Departament de Bioquímica de l'Institut Indi de Ciències (IISc) han descobert un mecanisme llargament buscat que utilitzen les plantes terrestres primitives com els briòfits (incloses les molses i les hepàtiques) per...regular el creixement de les plantes– un mecanisme que també s'ha conservat en plantes amb flors evolucionades més recentment.
L'estudi, publicat a la revista Nature Chemical Biology, se centra en la regulació no clàssica de la proteïna DELLA, un regulador de creixement mestre que pot inhibir la divisió cel·lular en plantes embrionàries (plantes terrestres).
«DELLA actua com un reductor de velocitat, però si aquest reductor de velocitat és present constantment, la planta no es pot moure», explica Debabrata Laha, professora associada de bioquímica i coautora de l'estudi. Per tant, la degradació de les proteïnes DELLA és fonamental per promoure el creixement de les plantes. En les plantes amb flors, DELLA es degrada quan la fitohormonagiberel·lina (GA)s'uneix al seu receptor GID1, formant el complex GA-GID1-DELLA. Posteriorment, la proteïna repressora DELLA s'uneix a les cadenes d'ubiquitina i és degradada pel proteasoma 26S.
Curiosament, els briòfits van ser de les primeres plantes a colonitzar la terra, fa aproximadament 500 milions d'anys. Tot i que produeixen la fitohormona giberel·lina (GA), no tenen el receptor GID1. Això planteja la pregunta: com es regulava el creixement i el desenvolupament d'aquestes primeres plantes terrestres?
Els investigadors van utilitzar el sistema CRISPR-Cas9 per eliminar el gen VIH corresponent, confirmant així el paper del VIH. Les plantes que no tenen un enzim VIH funcional presenten defectes greus de creixement i desenvolupament i anomalies morfològiques, com ara un tal·lus dens, un creixement radial alterat i la manca de calze. Aquests defectes es van corregir modificant el genoma de la planta per produir només un extrem (l'extrem N-terminal) de l'enzim VIH. Mitjançant tècniques de cromatografia avançades, l'equip de recerca va descobrir que l'extrem N-terminal conté un domini cinasa que catalitza la producció d'InsP₈.
Els investigadors van descobrir que DELLA és una de les dianes cel·lulars de la cinasa VIH. A més, van observar que el fenotip de les plantes deficients en MpVIH era similar al de les plantes de Miscanthus multiforme amb una expressió augmentada de DELLA.
«En aquesta fase, estem ansiosos per determinar si l'estabilitat o l'activitat de DELLA millora en plantes amb deficiència de MpVIH», va dir Priyanshi Rana, estudiant de doctorat del grup de recerca de Lahey i primera autora de l'article. D'acord amb la seva hipòtesi, els investigadors van descobrir que la inhibició de DELLA va restaurar significativament els defectes de creixement i desenvolupament en plantes mutants de MpVIH. Aquestes troballes suggereixen que la cinasa VIH regula negativament DELLA, promovent així el creixement i el desenvolupament de les plantes.
Els investigadors van combinar mètodes genètics, bioquímics i biofísics per elucidar el mecanisme pel qual el pirofosfat d'inositol regula l'expressió de la proteïna DELLA en aquest briòfit. Concretament, l'InsP₈, produït per MpVIH, s'uneix a la proteïna MpDELLA, promovent la seva poliubiquitinació, que al seu torn condueix a la degradació d'aquesta proteïna repressora pel proteasoma.
La recerca sobre la proteïna DELLA es remunta a la Revolució Verda, quan els científics, sense saber-ho, van explotar el seu potencial per crear varietats semi-nanes d'alt rendiment. Tot i que el seu mecanisme d'acció era desconegut en aquell moment, les tecnologies modernes han permès als científics utilitzar l'edició genètica per manipular la funció d'aquesta proteïna, augmentant així de manera efectiva el rendiment dels cultius.
«Amb el creixement de la població i la reducció de les terres cultivables, augmentar el rendiment dels cultius s'ha convertit en fonamental», va dir Raha. Atès que la degradació de DELLA regulada per InsP₈ pot estar generalitzada en plantes embrionàries, aquest descobriment podria obrir el camí per al desenvolupament de cultius d'alt rendiment de la propera generació.
Data de publicació: 31 d'octubre de 2025