Interações inesperadas de proteínas necessárias para construir flores Ars Technica

Prós e contras de horas extras Aceitar um trabalho adicional, além de trabalhar em período integral, é muito debatido. Mas na biologia, horas extras não são incomuns, já que as proteínas individuais geralmente desempenham múltiplas funções. Por muitos anos, os cientistas sabem que uma proteína incomum de órgão floral (OVNI) parece fazer alguma iluminação extra.

Com base na estrutura da proteína, acredita-se que seu papel nas plantas seja o de direcionar proteínas para destruição. Mas também funciona com a proteína da folha (LFY) para ajudar na formação da flor. Uma equipe de cientistas da França agora esclareceu como essa proteína desempenha duas funções.

Flores e OVNIs

Quando se trata de formação de flores, a proteína foliar (LFY) é um fator real. As flores são construídas a partir de partes chamadas sépalas, pétalas, estames e carpelos, dispostas em espirais. A proteína LFY, atuando sozinha ou em combinação com outras proteínas, é responsável por ativar os genes necessários para a formação de cada uma dessas partes. LFY combina com UFO para ajudar a formar as pétalas e estames.

De acordo com estudar O autor principal, François Barcy, do CNRS e da Universidade de Grenoble Alpes, disse que a razão pela qual demorou mais de 25 anos para descobrir o mecanismo do UFO-LFY foi por causa da “natureza equivocada da proteína UFO”.

O corpo estranho pertence a um grupo de cerca de 700 proteínas caracterizadas por um padrão de aminoácidos, denominado domínio F-box, que regula os níveis de outras proteínas. O corpo estranho marca outras proteínas para destruição, disse Barsi: “Ele coloca uma etiqueta química na proteína escolhida para degradação. Uma vez que a proteína é marcada, [some] As máquinas celulares, chamadas [a] O proteassoma reconhece a etiqueta e corta a proteína em centenas de pedaços.”

Então, você pode esperar que UFO também signifique LFY para Destruição. Normalmente, deve degradar a proteína LFY também. No entanto, no caso do LFY, descobrimos que o corpo estranho tinha uma função completamente diferente – a de se ligar a uma região do DNA que não poderia ser acessada apenas pelo LFY.

Quando um LFY e um OVNI se encontram, eles colam o DNA perto dos genes necessários para formar as pétalas e os estames.

Parsi e sua equipe começaram suas pesquisas há quatro anos, produzindo em massa a proteína de corpo estranho em células de insetos. “Foi um grande desafio, porque o corpo estranho é uma das proteínas mais difíceis de produzir artificialmente”, disse Barsi.

Onde quer que haja flores

Acontece que o corpo estranho não precisa destruir outras proteínas para trabalhar com LFY. Em seguida, o modificamos removendo o domínio F-box responsável pela degradação de proteínas parceiras. Para nossa surpresa, descobrimos que, apesar de sua suposta função principal ter sido abolida, a proteína ainda funciona bem com a proteína LFY”, disse Barsi. O experimento revelou que a proteína OVNI desempenha poucas outras funções além de direcionar proteínas para destruição.

Este complemento parece envolver a alteração das sequências de DNA às quais Levy se apega. Os pesquisadores obtiveram uma estrutura 3D da interação entre LFY e UFO e as regiões do DNA às quais eles se ligam usando microscopia eletrônica. De acordo com Parcy, quando UFO e LFY trabalham juntos, eles são capazes de se prender a regiões de DNA responsáveis ​​pela formação de pétalas e estames. Nenhuma dessas proteínas pode se prender a esse DNA por conta própria.

“Isso significa que, embora cada proteína tenha a capacidade de tocar fracamente uma região do DNA, quando combinada aumenta sua força, o que leva a uma interação com um novo modelo de DNA”, disse ele.

A associação LFY-UFO está presente em todas as plantas com flores. Também no arroz, duas proteínas, LFY e UFO, se unem para permitir que se liguem a novas regiões do DNA, resultando no desenvolvimento da parte da planta que carrega seus grãos, chamada de panícula.

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De acordo com Parcy, atualmente não sabemos por que a proteína UFO continua a possuir um domínio F-box, que não desempenha nenhum papel em sua interação com LFY.

“Se esse domínio fosse completamente inútil, a evolução o teria removido. O fato de ainda estar lá significa que ele tem um papel a ser descoberto. Talvez o OVNI desempenhe um papel na quebra de outras proteínas. Não sabemos ainda. Mas o que podemos dizer com certeza é que esta função não é necessária para fazer pétalas e estames.

No entanto, não é o único mistério que envolve as flores. Um dos grandes mistérios é o que causou a origem das flores, especialmente porque a associação entre LFY e UFO parece ser anterior à primeira flor. Nosso estudo indica que esse mecanismo de compartilhamento já estava presente em gimnospermas, como coníferas, bem como em samambaias. “Ela deve ter tido outro papel quando não havia flores”, disse Barsi.

Embora existam hipóteses sobre por que as flores se originaram há mais de 130 milhões de anos, a resposta permanece indefinida.

O OVNI não é a única proteína fazendo algum trabalho extra. De acordo com Christine Foer, professora de Plant Science na Universidade de Birmingham, muitas proteínas desempenham funções importantes além daquelas para as quais foram inicialmente descritas.

“As proteínas são moléculas complexas com enorme flexibilidade em termos de modificação e capacidade de se mover entre as diferentes partes da célula. O benefício adicional da iluminação é que uma única proteína pode desempenhar várias funções, dependendo de como está organizada”, disse Foyer, que foi não. parte da pesquisa.

Nature’s Plants, 2023. DOI: 10.1038/s41477-022-01336-2