Descubierto un mecanismo que modela el epigenoma de las plantas en respuesta a la luz

Un estudio publicado en eLife por Investigadores del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) y del Institut de biologie de l'Ecole normale supérieure (IBENS) desvela un nuevo mecanismo por el que estímulos ambientales, en este caso las condiciones de luz, modifican el patrón de desarrollo de las plantas mediante la regulación de la abundancia de marcas epigenéticas específicas. Los componentes de este mecanismo están conservados en otros organismos, incluyendo humanos donde se asocian con procesos cancerosos, por lo que este descubrimiento abre nuevas vías para el estudio de la diferenciación y proliferación celular en respuesta a señales externas e internas en otras especies.

Las marcas epigenéticas son modificaciones químicas que se producen sobre el material genético; es decir, sobre el ADN y las proteínas histonas que se unen al mismo. Entre otras funciones, dichas marcas facilitan que las células de un mismo organismo eucariota expresen de manera distinta determinados conjuntos de genes en respuesta a estímulos ambientales o del desarrollo. De este modo, las marcas epigenéticas se convierten en reguladores clave de la proliferación y diferenciación celular. Sin embargo, se desconoce en gran medida cómo se controla la acumulación de las marcas epigenéticas sobre el material genético en respuesta a estímulos externos e internos.

En este estudio, se demuestra que DE-ETIOLATED 1 (DET1), una proteína conservada en eucariotas permite modular la abundancia de determinadas marcas epigenéticas sobre la cromatina de la planta modelo Arabidopsis thaliana. En concreto, DET1 afecta a la monoubiquitinación de Histona2B (H2Bub) que ocurre en numerosos genes de Arabidopsis para activar su expresión en respuesta a la luz. Así, DET1 controla la estabilidad de un complejo proteico con capacidad para eliminar dicha marca, denominado módulo de deubiquitinación de H2Bub (DUBm), que los autores caracterizan funcionalmente por primera vez en plantas en este trabajo. La acumulación del complejo DUBm ocurre principalmente en presencia de luz. Sin embargo, cuando las plantas crecen en la oscuridad, por ejemplo, tras la germinación de las semillas bajo el suelo, el complejo DUBm se degrada de manera dependiente de DET1. De este modo, en ausencia de señales lumínicas, se bloquea la dinámica de monoubiquitinación de Histona2B y por tanto se reprime la expresión de genes de respuesta a luz.

Cabe destacar que los componentes de esta ruta; DET1, DUBm, H2Bub, están conservados en organismos eucariotas, incluidos los humanos donde estos factores han sido implicados en distintos tipos de cáncer. Futuros estudios mostrarán si existe una relación funcional entre los mismos en humanos y permitirán identificar las señales externas o internas que los gobiernan, dando pie a posibles nuevas terapias.

Este trabajo ha sido fruto de una colaboración entre el laboratorio del Dr. Vicente Rubio (CNB-CSIC) y el grupo de los Dres. Fredy Barneche y Chris Bowler (Institut de biologie de l'Ecole normale supérieure, IBENS, Paris).

  • Amr Nassrallah, Martin Rougée, Clara Bourbousse, Stephanie Drevensek, Sandra Fonseca, Elisa Iniesto, Ouardia Ait-Mohamed, Anne-Flore Deton-Cabanillas, Gerald Zabulon, Ikhlak Ahmed, David Stroebel, Vanessa Masson, Berangere Lombard, Dominique Eeckhout, Kris Gevaert, Damarys Loew, Auguste Genovesio, Cecile Breyton, Geert de Jaeger, Chris Bowler, Vicente Rubio, Fredy Barneche.  DET1-mediated degradation of a SAGA-like deubiquitination module controls H2Bub homeostasis. Elife. 2018 Sep 7;7. pii: e37892. doi: 10.7554/eLife.37892.

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