As plantas não têm olhos, mas eles "vêem" seus arredores usando a luz.

Isso é possível graças a proteínas chamadas fotorreceptores, que absorvem a luz e a convertem em um sinal que ativa ou desativa os genes. Até agora, os cientistas não compreenderam totalmente o mecanismo molecular subjacente a esse processo, que permite que as plantas reconheçam quando estão na sombra e crescem em direção ao sol, e sentir que estação é para que possam florescer na primavera.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside identificou a porção de um fotorreceptor de planta responsável por mudanças dependentes de luz na expressão gênica, conforme ilustrado em um artigo publicado hoje em Nature Communications . O estudo foi liderado por Meng Chen, um professor associado de biologia celular na Faculdade de Ciências Naturais e Agrícolas da UCR.

Chen e seus colegas têm estudado um grupo de fotorreceptores chamados fitocromos que são sensíveis à luz vermelha e vermelha distante, e são conservados em plantas, fungos, e bactérias. A pesquisa foi feita em Arabidopsis thaliana, uma pequena planta com flores que é amplamente usada por biólogos como uma espécie modelo porque é fácil de cultivar e estudar.

Os fitocromos controlam o crescimento e o desenvolvimento das plantas, alterando a quantidade ou estabilidade de outro grupo de proteínas chamadas fatores de transcrição, cuja função é ligar e desligar os genes. Para descobrir como o fotorreceptor regula a quantidade de fatores de transcrição, A equipe de Chen voltou sua atenção para a estrutura do fitocromo, que tem duas áreas funcionais chamadas domínios.

Embora seja conhecido que um domínio (chamado de módulo N-terminal) detecta luz, a função do outro domínio (chamado módulo C-terminal) permaneceu desconhecida. A maioria dos cientistas não acredita que o módulo C-terminal desempenha um papel na sinalização de mudanças na expressão gênica em plantas, mas Chen discordou.

"Sabemos que nas bactérias, que usam uma proteína semelhante para sentir a luz, o módulo N-terminal detecta luz e o módulo C-terminal regula a estabilidade dos fatores de transcrição. Contudo, o modelo atual em plantas é que o fotorreceptor usa o módulo N-terminal para detectar e responder aos sinais de luz ambientais, "disse Chen, que também é membro do Instituto de Biologia do Genoma Integrado (IIGB) da UCR.

O grupo de Chen mostrou que o módulo C-terminal de fato regula a expressão do gene, embora use um método muito diferente para as bactérias.

Chen disse que as descobertas têm implicações na agricultura, onde os agricultores procuram cada vez mais cultivar mais alimentos em menos terras. Por exemplo, quando as safras são plantadas em alta densidade, eles competem pela luz, frequentemente ficando mais alto à custa da produção.

"Agora que entendemos como a luz está causando mudanças no crescimento e desenvolvimento, podemos projetar plantas para serem cegas para seus vizinhos, para que possamos plantá-los mais densamente sem ver uma diminuição na produção, "Chen disse." Podemos pegar safras que crescem bem em uma parte do mundo e projetá-las para crescer em outras latitudes e climas. "