Biólogos espanhóis descobriram uma cadeia de genes ligando genes de crescimento de plantas e "bioclock", e mudaram seu trabalho no DNA do parente do repolho para que ele começasse a crescer ao longo do dia e da noite, de acordo com um artigo publicado na revista Current Biology.
“Descobrimos que as proteínas PRR são responsáveis não só pelo relógio interno das plantas, mas também pela supressão de genes associados ao seu crescimento. Agora sabemos como o biorritmo afeta o crescimento das plantas, o que é extremamente importante do ponto de vista agronômico”, diz Guiomar Martín, do Centro de Genômica Agrícola de Barcelona, Espanha.
Os genes que determinam os ritmos circadianos do corpo humano foram identificados ainda na década de 90 do século passado. Genes semelhantes são encontrados nos genomas de todas as plantas e animais. Essas seções do DNA controlam muitos processos - o tempo de sono e vigília, a abertura das flores, a busca por comida e outros fenômenos periódicos na vida dos seres vivos.
Os cientistas vêm tentando há muito tempo encontrar regiões de DNA que liguem biorritmos e genes de crescimento nos genomas dos representantes da flora, desde que sua descoberta criará variedades “sempre crescentes” de culturas agrícolas e resolverá o problema da fome. Martin e seus colegas deram o primeiro passo para resolver esse problema ao criar a primeira "variedade" de Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), um parente selvagem do repolho, com modificações de DNA semelhantes.
A Arabidopsis, como muitas outras plantas, cresce em comprimento principalmente na madrugada, quando o nível de umidade no solo e no ar é ótimo para o crescimento, e quase não muda durante o dia e na primeira metade da noite. Seu crescimento é "orquestrado" pelo gene e pela proteína PIF, cujas moléculas se decompõem sob a influência da luz e se acumulam nas células vegetais durante a noite. Há vários anos, os cientistas se perguntam por que o PIF faz o caule da Arabidopsis crescer apenas antes do amanhecer, apesar de sua concentração aumentar imediatamente após o pôr do sol.
Dois anos atrás, observa Martin, seus colegas no centro descobriram uma ligação incomum entre a concentração de PIF e outra proteína, a molécula PRR1, um dos muitos componentes do bioclock vegetal. Quando a proporção de PRR1 nas células vegetais era a mais alta possível, o “sinal de crescimento” estava quase completamente ausente nelas e vice-versa - quando as moléculas de PIF estavam presentes nas células, a atividade do “bioclock” era reduzida ao máximo.
Usando as descobertas de colegas, Martin e sua equipe tentaram descobrir quais cadeias de genes são controladas por PIF e PRR1, e tentaram encontrá-los observando as mudanças no nível de atividade de diferentes genes em diferentes momentos do dia.
Acontece que apenas um gene, o CDF5, é responsável pelo crescimento do caule da Arabidopsis, cujo trabalho estimula o PIF e suprime o PRR1 e uma série de outras proteínas e genes associados ao funcionamento dos biorritmos das plantas. Quando os cientistas mudaram a estrutura do CDF5, Arabidopsis começou a crescer ao longo do dia, devido ao qual o comprimento do caule de uma planta OGM era aproximadamente 1,5-2 vezes maior do que o de seus parentes selvagens.
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Os geneticistas sugerem que o bioclock controla o trabalho de outros genes de forma semelhante, responsáveis pelo crescimento de caules, raízes, frutos e flores. Modificá-los aumentará os rendimentos das colheitas e tornará a flora uma fonte mais atraente de biomassa para combustível e produção de produtos químicos.
