El post de hoy es obra de Marta Sancho, alumna de la asignatura de comunicación científica del máster en biotecnología molecular y celular de plantas.

 

¿Cómo te explico que las plantas también pueden tener jet lag? Sí, jet lag. Todos lo conocemos, esa sensación cuando viajamos de que no estamos en hora, tenemos el sueño cambiado, estamos más cansados y algo confusos y eso es efectivamente porque no estamos a la misma hora que ese lugar. Nuestro reloj interno se encuentra desequilibrado respecto al nuevo ciclo diario, porque el reloj biológico tiende a prevalecer un tiempo hasta que se vuelve a coordinar, nos acostumbramos al nuevo horario y esta mala sensación de que no vamos acorde al Sol desaparece. Pues las plantas también tienen su propio reloj circadiano que indica en qué momento del día se encuentran y dirige su desarrollo y crecimiento.

Las plantas son organismos fotosintéticos, lo que quiere decir que utilizan la energía de la luz para producir su alimento y materia que las forma, por eso para ellas es todavía más importante saber cuándo va a amanecer, cuándo van a recibir una luz solar más intensa o cuando es momento de que anochezca, porque tienen que estar preparadas internamente para hacer todos los procesos que permiten que utilicen la luz del Sol de manera eficiente y sigan con vida día y noche.

¿Y estos procesos no podrían activarse cuando haya luz u oscuridad y ya está? No, porque si no las plantas perderían un tiempo precioso en prepararse y producir los componentes necesarios. Además, se ha visto que si las plantas se ponen en oscuridad continúan con sus ciclos diarios durante un tiempo y luego terminan perdiéndolos. Igual que nosotros con el jet lag, mantienen el ritmo anterior, aunque ahora estén en un sitio con otro horario hasta que su reloj biológico se acostumbre a las nuevas señales del entorno. Así, el reloj circadiano de las plantas tiene dos partes principales, una que mantiene el ritmo diario, a pesar de que el exterior cambie, que llamamos oscilador y otra que modifica y regula el oscilador para adaptarlo al ambiente.

 

El oscilador es una secuencia cíclica de proteínas dura un día entero, indicando a la planta en qué momento se encuentra según haya más de una u otra y los reguladores son otras proteínas que reciben los estímulos externos para adecuar el oscilador a los cambios del ambiente con eventos como las estaciones. Este es en realidad un fenómeno muy complejo ya que el equilibrio del oscilador con el ambiente depende de muchos factores externos y muchas interacciones diversas entre proteínas.

Gracias a herramientas como el microscopio confocal y a marcar estas proteínas con etiquetas fluorescentes de diferentes colores podemos ver donde se encuentran en las células de las plantas y que proteínas coinciden en el mismo punto lo que puede indicar que interactúan. Se ha visto que una de las formas en las que actúan las proteínas del reloj es agrupándose en gránulos dentro del núcleo de las células vegetales, pero lo que hay que descubrir es que interacciones existen dentro de estos gránulos y como suceden.

Podemos imaginar estos gránulos como clubs sociales moleculares en los que ya conocemos como se juntan algunos de  sus socios en decir, conocemos algunas de las interacciones entre proteínas pero no todas, y es que no es tan simple como que una proteína interactúe con otra, sino que hay proteínas que solo pueden ir a estos clubs acompañadas por otros socios, algunas que podrían solo juntarse en grupos y no dos a dos, otras que aunque estén en el mismo sitio no hablan entre ellas y muchas otras relaciones diferentes que están aún por investigar, además las proteínas pueden cambiar de compañías según factores ambientales como la luz o la temperatura.

Conocer cómo y cuánto interactúan según las condiciones ambientales permite entender más a fondo el reloj biológico de las plantas que es clave para su adaptación y supervivencia en un entorno cambiante y predecir como serán afectadas.

GIGANTEA es una de estas proteínas del reloj, es un regulador que interactúa directamente con el oscilador cuando comienza a anochecer y FITOCROMO B es una proteína capaz de captar luz roja y roja lejana y cambiar según el tipo de luz que reciba. La luz roja se deja de percibir al anochecer y el cambio en sus niveles es indicado por FITOCROMO B que trasmite a la planta que es de noche porque solo capta luz roja lejana. GIGANTEA también es capaz de regular proteínas que interactúan con FITOCROMO B, esta interacción transmite a la planta que tipo de luz está recibiendo más y por lo tanto si es de día o de noche. Así queda la pregunta de si GIGANTEA y FITOCROMO B se conocen, tienen proteínas en común, pero queda por descubrir si interactúan en el club social molecular.

30Molecular mechanisms at the core of the plant circadian oscillatorPara ello existen diversas técnicas, una es el microscopio confocal que permite ver si las proteínas coinciden en la propia planta y alumbrando las plantas con diferentes tipos de luz se puede ver si la coincidencia cambia, pero que coincidan no implica que interactúen. Para ver si sucede una interacción directa hay que utilizar otros sistemas, como las levaduras en una técnica que se llama yeast-2-hybrid y consiste en introducir las dos proteínas de estudio en levaduras que podrán sobrevivir en un medio solamente si la interacción sucede, o bien se puede utilizar el sistema TnT que permite producir estas proteínas sin necesidad de utilizar células lo que elimina posibles distorsiones de la interacción.

Aún queda por saber si GIGANTEA y FITOCROMO B se conocen, pero por ahora sabemos que tienen amigos en común.