Quando um organismo multicelular se desenvolve, cada célula precisa saber seu lugar em relação a todas as outras células. Isso significa que as células precisam se comunicar entre si para criar os padrões dos quais surgem diferentes tipos de tecidos e células. No caso de animais, sabemos sobre os sinais e mecanismos que impulsionam esses processos de padronização.

Com as plantas é diferente, porque as plantas multicelulares evoluíram independentemente dos animais multicelulares. A professora Marja Timmermans, do Centro de Biologia Molecular de Plantas de Tübingen, trabalhou com colegas do Cold Spring Harbor Laboratories em Nova York para descobrir que a comunicação celular durante a padronização em plantas é realizada por meio de um mecanismo único e intrincado. As plantas usam "pequenos RNAs" como sinais móveis. RNAs pequenos eram anteriormente conhecidos por seu papel nos mecanismos de defesa contra herbívoros ou patógenos de doenças, mas, como mostra o novo estudo, também está subjacente que as células da folha assumem a identidade correta no espaço e no tempo. Os resultados desta pesquisa foram publicados na última edição da Célula de Desenvolvimento .

"A pesquisa sobre a formação de padrões em organismos tem uma rica história em Tübingen, "Marja Timmermans ressalta. No início dos anos 70, Professores Hans Meinhardt e Alfred Gierer, em seguida, no Instituto Max Planck para Pesquisa de Vírus, elaborou os princípios básicos de como o padrão pode surgir em uma população de células, e a professora Christiane Nüsslein-Volhard, Diretor do Instituto Max Planck de Biologia do Desenvolvimento, foi premiada com o Prêmio Nobel por seu trabalho no controle genético da padronização do ovo da mosca da fruta Drosophila em 1995.

A comunicação e a padronização em animais multicelulares freqüentemente ocorrem por meio de sinais móveis, que usam gradientes de concentração. Dependendo da concentração, e muitas vezes em um valor limite, as células se especializam em várias tarefas. Este mecanismo agora é mostrado para acontecer em plantas também, embora usem outros produtos químicos de sinal. Ao contrário das células animais, as células vegetais podem ser conectadas por meio de pontes de plasma, permitindo que fatores reguladores se movam por todo o sistema e contribuindo para a padronização.

Marja Timmermans e seus colegas seguiram pistas indicando que pequenos RNAs podem estar envolvidos na padronização das células vegetais. RNAs pequenos são cadeias de moléculas curtas que correspondem perfeitamente a certas seções regulatórias da informação genética no DNA ou RNA. Eles são capazes de se prender lá, evitando assim que esses genes particulares sejam lidos. RNAs pequenos permitem a regulação ajustada da produção de proteínas e, portanto, também os processos de desenvolvimento nas células.

Mecanismo de alto desempenho para passar informações de posicionamento

Usando uma planta modelo para genética, Arabidopsis ou agrião, os pesquisadores investigaram o papel dos pequenos RNAs no posicionamento e no desenvolvimento da nova folha. Ao introduzir pequenos RNAs artificiais, eles mudaram a concentração desses elementos coordenadores e observaram como as células na folha em crescimento respondiam. "O surpreendente foi que os pequenos RNAs foram capazes de produzir padrões estáveis, "diz Timmermans. Tal como acontece com os produtos químicos de sinais móveis em animais, os pequenos RNAs formam um gradiente de concentração. "Ao contrário dos sinais convencionais de desenvolvimento, pequenos RNAs operam de uma maneira altamente específica, e eles podem intervir diretamente na atividade do gene. "

Pequenos RNAs podem, portanto, regular a atividade de certos genes dependendo de sua localização - sem feedback de outros componentes no processo. "Os pequenos RNAs móveis fornecem um mecanismo de alto desempenho para transmitir informações de posicionamento. Eles podem desenvolver padrões de desenvolvimento precisos, "Timmermans resume.