Dois grupos de biólogos moleculares de plantas, na Universidade de Massachusetts Amherst e na Universidade de Pequim, China, há muito estudam como tubos polínicos e pistilos, as partes masculinas e femininas das flores, comunicar para conseguir a fertilização nas plantas. Hoje eles relatam em um Ciência documento de divulgação precoce que identificou um par de receptores essenciais para essas comunicações, bem como moléculas que modulam a atividade dos receptores.

O trabalho, na planta modelo Arabidopsis , avança a compreensão básica da reprodução das plantas, dizem Alice Cheung e Hen-Ming Wu na UMass Amherst, com Li-Jia Qu e Hongya Gu na China. Os pesquisadores nomearam os dois novos receptores Buddha Paper Seal 1 e 2 (BUPS1 / 2). Seu trabalho também identifica vários pequenos peptídeos conhecidos como Fatores de Alcalinização Rápida (RALF) 4, 19 e 34 como seus ligantes - moléculas que modulam as funções dos receptores.

Avançar, os autores descrevem como BUPS1 / 2 e um segundo par de receptores relacionados chamados ANXUR 1 e 2 (ANX1 / 2), e RALF 4 e 19, todos expressos no tubo polínico e necessários para a fertilidade masculina, interagir juntos para realizar seus trabalhos.

Cheung diz, "Nosso artigo descreve uma importante elaboração da rede de interação masculino e feminino na reprodução das plantas. As moléculas envolvidas no processo têm que trabalhar intimamente juntas para orquestrar e apoiar os eventos interativos homem-mulher. Nesse processo, o tubo polínico cresce dentro do pistilo, frequentemente em distâncias centenas ou milhares de vezes maiores que o diâmetro do tubo, para entregar o esperma ao óvulo alvo. O tubo polínico deve permanecer intacto durante toda esta jornada, mas então deve se abrir exatamente no momento e lugar certos quando chega ao alvo para liberar o esperma para fertilização. Estourar muito cedo ou não estourar quando deveria são ambos devastadores para a reprodução. "

As duas equipes de pesquisa descobriram que os receptores e RALF4 e 19 são necessários para manter a integridade do tubo polínico durante o processo de crescimento. Eles também mostram que RALF34, expressa a partir da mulher, facilita o processo de estouro, junto com alguns fatores conhecidos e outros ainda não identificados. Eles demonstram como essas moléculas interagem umas com as outras, ilustrando um "mecanismo de comunicação intrigante" entre macho e fêmea para produzir sementes, Cheung diz.

Ela adiciona, "Ao mostrar como os receptores e seus ligantes trabalham juntos para garantir o sucesso reprodutivo, nosso trabalho ilumina um dos processos mais misteriosos da biologia. "

A comunidade de pesquisa de reprodução de plantas tem uma tradição de nomear genes importantes da mitologia antiga, o biólogo diz. Por exemplo, um gene em que seu grupo também trabalha, FERONIA, tem o nome da deusa romana da fertilidade. Os pesquisadores nomearam os novos fatores de selo de papel Buda 1 e 2, em homenagem a um conto chinês sobre um macaco travesso mantido sob uma rocha por 400 anos por um selo de papel encantado. Quando um monge gentil que passava quebrou o selo, o macaco explodiu, que é o que os cientistas foram lembrados quando viram como o tubo polínico explode para liberar esperma e permitir a fertilização.

Este trabalho continua os muitos anos de pesquisa do grupo Cheung-Wu em reprodução de plantas, especialmente em FERONIA, um receptor relacionado a BUPSs e ANXURs que desempenha um papel importante no controle da fertilidade feminina das plantas no desenvolvimento e no enfrentamento de estresses ambientais.

"É realmente muito interessante, "diz Cheung." O tubo polínico transporta os espermatozoides para as células-alvo femininas. FERONIA está esperando lá a chegada do tubo polínico. BUPSs, ANXURs, RALF 4 e 10 no tubo polínico certifique-se de que o tubo não estoure muito cedo, mas espere até que chegue à célula feminina alvo. Lá, o tubo estourou abruptamente, uma ação controlada por FERONIA e em parte mediada por um conjunto diferente de RALFs, liberando esperma na hora e no lugar certo. "

A equipe usou uma combinação de genética reversa, abordagens bioquímicas e biofísicas para este trabalho, em colaboração não só com o grupo chinês, mas também envolveu investigadores do Brasil, Alemanha, os Estados Unidos e o México. Cheung diz que a Rede de Coordenação de Pesquisa da Fundação Nacional de Ciências dos EUA em Biologia Integrativa do Pólen, da qual ela é a investigadora principal, forneceu o catalisador e o fórum que estimulou essas interações internacionais.

Ela adiciona, "Quero enfatizar este trabalho como uma colaboração. Nós e o grupo da Universidade de Pequim, colegas próximos com interesses comuns, trabalharam em paralelo em alguns dos tópicos deste artigo sem conhecer os esforços uns dos outros. Certo dia, em uma discussão, descobrimos que tínhamos resultados comuns, mas cada grupo também gerou observações únicas e desenvolveu percepções distintas, então decidimos unir nossos esforços e publicar em conjunto. "

Ela adiciona, "Em minha mente, esse tipo de colaboração é provavelmente o melhor tipo de interação científica. Como cientistas, valorizamos nossa própria independência e criatividade. Mesmo com resultados comuns, nosso pensamento pode divergir, levando cada equipe a investigar mais em diferentes direções, chegando a pontos finais que se complementam. Esta colaboração não é uma questão de conhecimento diferente, mas uma questão de interesse comum e curiosidade que nos levou a diferentes direções que eventualmente voltaram a se juntar em uma história completa. "