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Molécula de protección ultravioleta en las plantas da sus secretos

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Molécula de protección ultravioleta en las plantas da sus secretos

Mensaje por alan d el Sáb Feb 11, 2012 3:32 am

ScienceDaily (9 de febrero de 2012) - tirado en el sol todo el día es peligroso no sólo para los seres humanos, sino también para las plantas, que no tienen los medios de evacuación. La radiación ultravioleta (UV) del sol puede dañar las proteínas y el ADN dentro de las células, dando lugar a un crecimiento pobre e incluso la muerte (así como la carcinogénesis en humanos). Sin embargo, las plantas han evolucionado algunas poderosas defensas adaptativas, incluyendo un complejo conjunto de respuestas protectoras orquestada por una molécula de proteína UV de detección conocido como UVR8. Ahora, los científicos de The Scripps Research Institute y la Universidad de Glasgow han creado un panorama detallado de la estructura UVR8 y funcionamiento interno.


Los científicos del Scripps Research y la Universidad de Glasgow han creado un panorama detallado de una proteína sensible a los rayos UV se conoce como UVR8, ayudando a explicar los misterios como la forma de crecimiento de las plantas varía con la luz del sol. (Crédito: Imagen cortesía del laboratorio Getzoff, The Scripps Research Institute)

"Es una molécula antigua que parece jugar un papel fundamental en las plantas", dijo la profesora Elizabeth de Investigación Scripps Getzoff. "Saber cómo funciona nos ayuda a comprender mejor cómo el crecimiento de la planta varía con los cambios en la luz del sol, por ejemplo, debido a los cambios climáticos, también es importante que entendamos la base del interruptor de luz mecanismo".
Getzoff era un investigador principal del estudio, el cual se informa 9 de febrero en la revista Ciencia 's principios de la edición en línea, la revista Science Express .

Protector solar para las plantas
Los investigadores primero encontraron pruebas de la función protectora UVR8 en 2002, cuando noqueó a su gen en la planta silvestre de mostaza Arabidopsis , el modelo estándar experimental para biólogos de plantas. Las plantas mutantes crecieron poco cuando se expone a la radiación UV de longitud de onda "B" - la gama más responsables por el bronceado y la quema de la piel humana. Cuando UVR8 está presente en Arabidopsis , que puede detectar luz UV-B y encienda una amplia respuesta de protección participaron más de 100 Arabidopsis genes. "Estos son los genes de las enzimas de reparación del ADN y otras proteínas protectoras", dijo Getzoff. "Es la planta equivalente de poner el protector solar."
Moléculas similares a UVR8 se han encontrado en las especies de plantas más antiguas, como las algas y musgos, lo que sugiere que UVR8 representa una adaptación primordial a la luz UV, posiblemente de origen antes de la atmósfera terrestre desarrollado una capa de ozono que absorbe los rayos UV.
John Christie, de la Universidad de Glasgow, fue un científico visitante en el laboratorio Getzoff en 2010, y sugirió una colaboración para saber más acerca de UVR8. Getzoff laboratorio se especializa en encontrar y analizar en detalle las estructuras atómicas de proteínas, mientras que Christie y su colega Gareth I. Jenkins, profesor de la célula vegetal y biología molecular en la Universidad de Glasgow, son expertos en UVR8 biología.

Estructuras Nadie ha visto antes
En el estudio, Christie y otros miembros del laboratorio de Getzoff producida y purificada copias de la molécula UVR8 y químicamente inducida que se cristalice - se alineen en un patrón regular. Disparar rayos X en el cristalizado UVR8, la evaluación del patrón de difracción resultante, y el uso de técnicas relacionadas, los científicos fueron capaces de determinar la arquitectura molecular de UVR8, incluyendo la disposición tridimensional de los átomos que lo componen, a una buena resolución de 1,7 Å - 170 billonésimas de un metro.
UVR8 era conocido por ser un "dímero" formado por dos subunidades proteicas idénticas. El laboratorio de análisis estructural Getzoff reveló que estas subunidades son en forma de rosquilla, y normalmente se pegan débilmente, como un par de globos que se han convertido con carga eléctrica después de haber sido frotado. La interfaz de conexión de estas dos subunidades es atravesado por los aminoácidos componentes de la proteína, incluyendo estructuras piramidales hechas de aminoácidos triptófano, que sirven como los sensores primarios de luz UV-B. "La absorción de la radiación UV-B fotones por estas pirámides triptófano conduce al debilitamiento de la fuerza electrostática que mantiene las dos subunidades UVR8 juntos", dijo Christie.
Como resultado de este debilitamiento, las subunidades pueden separar, mover uno a uno al núcleo de la célula, y comenzar su orquestación de la actividad génica. El análisis del equipo también sugiere que en unas pocas horas, las subunidades puede volver a montar en UV-B-sensibles dímeros de nuevo.
"Otros sensores de luz proteínas requieren una modificación química o molécula ayuda a detectar la luz, pero UVR8 es la única que tiene incorporadas estas radiaciones UV-B-sensing pirámides de triptófano-estructuras que nadie ha visto antes", dijo Christie.

Molécula con su sensor de luz el propietario
Para ayudar a confirmar que UVR8 puede detectar luz UV-B por completo por su cuenta, los miembros del laboratorio de Jenkins alterado aminoácidos individuales dentro de UVR8 para ver cómo la función de detección de luz de la molécula cambiado. Triptófanos en la estructura piramidal resultó ser crucial para la detección de UV-B, de hecho, sustitución de aminoácidos de un triptófano por una fenilalanina desplaza la sensibilidad de UVR8 a menor longitud de onda UV-C radiación. "Estos experimentos demostraron sin lugar a dudas de que UVR8 contiene su sensor de luz propia", dijo Getzoff.
Getzoff y sus colegas ahora la intención de conocer con mayor precisión cómo la absorción de la radiación UV-B causa la disociación del dímero UVR8, y entonces, ¿cómo las subunidades separadas interactuar con otras proteínas y los cromosomas en el núcleo para activar respuestas protectoras en la planta. Tanto UVR8 y una similar, pero no la radiación UV-controlada, la proteína en los seres humanos se unen a los cromosomas para controlar la actividad del gen.

fuente, http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120209172820.htm

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