Un estudio de la Universidad de Bonn explica ahora por qué es así. Sugiere que, de lo contrario, el mecanismo de corrección modificaría copias que no tienen nada de malo, con consecuencias fatales para la célula. Los hallazgos han sido publicados en The Plant Journal. .

Las células vegetales poseen una gran cantidad de estructuras especializadas conocidas como orgánulos, de las cuales dos particularmente importantes son los cloroplastos y las mitocondrias. Los primeros utilizan la energía luminosa para convertir dióxido de carbono y agua en oxígeno y azúcar, mientras que los segundos hacen más o menos lo mismo a la inversa:"queman" azúcar y otros compuestos para generar la energía necesaria para numerosos procesos celulares.

Los dos orgánulos son únicos porque tienen sus propios genes. Este material genético funciona como conjuntos de instrucciones de ensamblaje de moléculas clave que los orgánulos requieren para su trabajo. Si un cloroplasto necesita producir una determinada proteína, por ejemplo, primero solicita una copia de las instrucciones de ensamblaje correspondientes que luego puede utilizar para producir la proteína.

Los genes de los cloroplastos y las mitocondrias suelen ser defectuosos

"Sin embargo, los genes de los cloroplastos y las mitocondrias a menudo contienen defectos", explica Elena Lesch, estudiante de doctorado en el Instituto de Botánica Celular y Molecular de la Universidad de Bonn. "Por lo tanto, las copias deben corregirse; de ​​lo contrario, las proteínas ensambladas según sus instrucciones no funcionarán".

Para ello, las plantas utilizan una especie de Tipp-Ex:moléculas especiales que pertenecen al grupo de proteínas de repetición pentatricopeptídica (PPR).

Las plantas tienen al menos una docena y, en algunos casos, hasta varios miles de estas proteínas especiales PPR, cada una de las cuales corrige defectos muy específicos. Es como si cada palabra de un periódico tuviera su propio subeditor. Sin embargo, en lugar de producirse en los orgánulos en los que se utilizan, las proteínas PPR se fabrican fuera de los orgánulos, dentro del citosol.

El citosol también está repleto de copias de genes, aunque éstas provienen del núcleo de la célula, donde se almacenan la mayoría de los miles de genes de la planta. Por el contrario, las mitocondrias y los cloroplastos sólo contienen unas pocas docenas de genes cada uno. En teoría, las "proteínas Tipp-Ex" también podrían corregir las copias dentro del citosol. "Pero no es así", dice Lesch. "Sólo realizan su trabajo en los orgánulos y queríamos saber por qué."

Inundar el mecanismo de transporte en los orgánulos

Una razón podría ser que los "subeditores moleculares" simplemente se trasladan demasiado rápido del citosol a los orgánulos. Para investigar esta posibilidad, los investigadores instalaron una especie de interruptor molecular en los genes PPR dentro del musgo Physcomitrium. Esto les permitió hacer que las células produjeran cantidades muy grandes de proteínas PPR prácticamente con solo tocar un botón.

"Pudimos demostrar que esto satura el mecanismo de transporte", revela Mirjam Thielen, colega de Lesch, que realizó muchos de los experimentos. "Causó una acumulación de proteínas PPR en el citosol."

Una vez que llegaron al citosol, comenzaron a modificar copias del núcleo. "Analizamos los cambios que hicieron y vimos que las proteínas habían modificado una gran cantidad de conjuntos de instrucciones de ensamblaje que en realidad habrían sido correctas", dice Lesch.

"Intervenciones incorrectas como estas son, por supuesto, contraproducentes, porque pueden poner en riesgo las funciones de las proteínas". Pero, ¿por qué debería estar sucediendo esto en primer lugar? Además de detectar defectos, las proteínas PPR también se unen a lo que se conoce como secuencias fuera del objetivo, áreas que pueden parecer una secuencia defectuosa pero que en realidad están perfectamente bien.

"Con copias de decenas de miles de genes compitiendo por espacio dentro del citosol, el riesgo de que estas secuencias fuera del objetivo se corrijan incorrectamente sería alto", señala Lesch.

Producción de moléculas 'Tipp-Ex' sujeta a estricta regulación

Para evitar esto, las plantas generalmente solo producen cantidades relativamente pequeñas de proteínas PPR, que luego se transportan directamente a los orgánulos antes de que el "Tipp-Ex" molecular en el citosol pueda causar algún daño. Debido a que la cantidad de genes (y, por lo tanto, cuántas copias de ellos hay) dentro de los cloroplastos y las mitocondrias es manejable, tales correcciones erróneas no tienden a ocurrir allí.

El estudio proporciona nuevos conocimientos sobre cómo estas proteínas correctoras identifican sus objetivos. Por lo tanto, en el futuro, puede ser posible utilizar los hallazgos para realizar modificaciones muy específicas en copias específicas de genes dentro de las mitocondrias y los cloroplastos e investigar el efecto de dichas modificaciones.

Dadas las importantes funciones que desempeñan estos orgánulos en el metabolismo energético de las plantas, esto también abre posibilidades para algunas aplicaciones prácticas interesantes.