Algo que nunca nadie pensó
Abriendo un campo de conocimiento para el que no existen antecedentes en todo el mundo, un equipo de investigadores de Exactas-UBA encontró un vínculo novedoso entre dos procesos clave de la célula vegetal. La conexión hallada es esencial para que la planta responda adecuadamente a condiciones extremas de iluminación. El descubrimiento se publica hoy en la revista Science.
Alberto Kornblihtt y Micaela Godoy Herz explican en este video los pormenores de la investigación
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Descargar archivo MP3 de Ezequiel Petrillo
Podría decirse que se produjo el encuentro entre dos mundos. Una articulación que empezó a gestarse hace casi ocho años en otra reunión. En un extremo de aquella mesa estaba Alberto Kornblihtt, “el Messi” de la ciencia, como lo bautizó Adrián Paenza. En la otra punta, Ezequiel Petrillo, quien en aquel entonces intentaba dar sus primeros pasos en la investigación científica.
Kornblihtt, investigador del CONICET en el IFIBYNE y profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (Exactas-UBA), es un referente mundial en el estudio del denominado “splicing alternativo”, un proceso celular que posibilita que un solo gen pueda dar la orden para que se fabrique más de un tipo de proteína –en algunos casos, hasta veinte distintas– lo cual potencia significativamente la capacidad del genoma, que contiene un número limitado de genes. “En aquel momento, Ezequiel me planteó la posibilidad de estudiar este proceso en las plantas, con las que nosotros no habíamos trabajado”, recuerda Kornblihtt. “Fue como música para mis oídos, porque en mi formación como biólogo fui entrenado como botánico, y la verdad es que las plantas me encantan”.
Se sabía que, en algunas especies vegetales, la luz regula la actividad de los genes. También se sabía, por trabajos anteriores, que el splicing alternativo regula la expresión de los genes durante el desarrollo de la planta y en respuesta a señales del ambiente. “Al poco tiempo, Petrillo encontró que la luz cambia el splicing alternativo de algunos genes, respecto de lo que ocurre en la oscuridad”, señala Kornblihtt.
Quisieron entonces comprender de qué manera la luz producía este cambio en el splicing. Fue así como entraron en un terreno en el que nadie había trabajado antes. “Decidimos embarcarnos en esto de manera ingenua, sin ningún preconcepto, sabiendo que no se sabía nada”, reconoce Kornblihtt.
“Lo que yo sabía de la universidad acerca de cómo las plantas perciben la luz es que todo se debe a los fotorreceptores y hacia ellos apuntamos”, comenta Ezequiel Petrillo desde Viena, Austria, donde está realizando su segundo posdoctorado. “Pero los resultados no eran los esperados y eso era muy desconcertante”.
“Hicimos un montón de experimentos fallidos buscando otro tipo de señales, otro tipo de moléculas, otro tipo de sensores de luz”, concuerda Micaela Godoy Herz, otra de las autoras del trabajo.
Se hizo la luz
Finalmente, el mundo de la investigación sobre el splicing alternativo se encontró con otro mundo con el que, hasta ahora, no había tenido ninguna relación: “Encontramos que es el cloroplasto, la organela encargada de la fotosíntesis, el responsable de enviar una señal al núcleo de la célula vegetal, para así regular el splicing alternativo de acuerdo con la cantidad de luz que recibe”, informa Petrillo, primer autor del trabajo que se publica hoy en la prestigiosa revista Science.
Trabajando con Arabidopsis thaliana, un “yuyo” muy utilizado como modelo de experimentación, los investigadores pudieron precisar que la plastoquinona –una molécula que participa en la fotosíntesis– es la responsable de enviar la señal al núcleo de la célula, para modificar el patrón del splicing alternativo de acuerdo con la cantidad de la luz que recibe la planta.
El estudio, que fue realizado con la colaboración de investigadores de la Universidad Médica de Viena y del Instituto James Hutton de Dundee, Escocia, también demostró que esa señal viaja desde las hojas hasta las raíces –cuyas céluas no tienen cloroplastos- en donde también regula el splicing alternativo.
“El gran desafío que se nos presenta ahora es identificar esa señal química, lo cual puede llevar muchos años”, considera Kornblihtt. “Por ahora, hemos reportado la relación entre estos dos universos que antes no tenían ninguna relación descripta. Nadie sabía que el cloroplasto, a través de la luz, podía regular el splicing en el núcleo”, completa.
La colaboración con los investigadores de Escocia posibilitó testear estos resultados en alrededor de 90 genes. “Comprobamos que un 40% de los genes que estudiamos están afectados por esta forma de regulación y podrían ser muchos más, por lo que todavía no tenemos una real idea de cuán profundo puede ser el cambio generado a partir de esta señal”, revela Petrillo.
El relato de uno de los experimentos Kornblihtt da una idea acerca de cuán importante puede ser este mecanismo para la vida de la planta: “Comprobamos que si interferimos este proceso, ante cualquier alteración de las condiciones normales de luz y oscuridad la planta se desarrolla muy mal y queda muy susceptible a cualquier tipo de estrés. Esto indica que esta regulación no es un evento trivial, sino que es importante para que la planta se desarrolle normalmente y pueda responder a situaciones extremas del medio”.
Moraleja
El manuscrito del trabajo fue enviado a Science por primera vez en noviembre de 2012, y sufrió varias idas y vueltas con los evaluadores que determinaron que el paper que hoy se publica haya tomado, en total, seis años de trabajo. “Un trabajo de tanto tiempo lleva a poner en duda si valía la pena esperar para tener un resultado robusto que permitiera pensar en algo muy original, o fraccionarlo en trabajos más chicos que pudieran publicarse más rápidamente”, reflexiona Kornblihtt. “Petrillo insistió mucho en que quería tener la historia completa y tuvo la paciencia que a veces yo no tenía -sonríe- y al final pagó muy bien”, acepta, y concluye: “Esto puede ser una moraleja. Porque lo que nos interesa a los científicos es la investigación y no estar corridos por el publicar o perecer”.
Alberto Kornblihtt y Micaela Godoy Herz, en el IFIBYNE, instituto UBA-CONICET. Foto: Diana Martinez Llaser.
“Transitamos tantas incertezas hasta poder contar una historia que, ahora que por fin la tenemos, queremos saber cómo sigue”, se entusiasma Micaela Godoy Herz. Y la historia continúa. Porque ahora van detrás de la todavía misteriosa señal química. Godoy Herz ya empezó con nuevos experimentos acá, en Buenos Aires. Entretanto, desde Viena, Petrillo avisa: “Mi idea es generar nuevas herramientas, porque con las que hay disponibles en la actualidad es muy difícil hacer este tipo de estudios”. Todo hace pensar que, más temprano que tarde, se encontrará la señal química y se escribirá un nuevo capítulo de esta historia.
Especulando con un futuro muchísimo más lejano, Petrillo juega con diferentes hipótesis acerca de lo que podría lograrse si algún día se adquiriera el conocimiento suficiente como para manipular el comportamiento del cloroplasto: “Por ejemplo, desde el punto de vista biotecnológico, podríamos pensar en generar plantas con mayor capacidad de acumular azúcares (producto de la fotosíntesis en el cloroplasto) para generar mayores rendimientos de los cultivos. También, podríamos generar mayor resistencia de las plantas en condiciones extremas de luminosidad. Pero, para poder manipularlos según nuestro deseo, primero necesitamos saber mucho más acerca de estos mecanismos”.
