Descubren cómo las plantas guardan sus “memorias”

Cuando los organismos transmiten su ADN a las generaciones futuras, es decir, en el momento en el que les pasan sus memorias genéticas, incluyen mucho más que el código escrito en el ADN. Algunos de estos organismos también transmiten marcadores químicos que indican a las células cómo utilizar ese código. El paso de estos marcadores a las generaciones futuras se conoce como herencia epigenética. Es particularmente común en las plantas.

Un equipo de científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor, liderados por Rob Martienssen y Leemor Joshua-Tor, ha investigado cómo las plantas transmiten los marcadores que mantienen inactivos a los transposones. Los transposones, también conocidos como genes saltarines, pueden moverse y, al activarse, alteran otros genes. Para silenciarlos y proteger el genoma de mutaciones indeseadas, las células añaden marcas reguladoras a sitios específicos del ADN. Este proceso se llama metilación.

El equipo de Martienssen y Joshua-Tor ha demostrado, en un artículo publicado en Cell, cómo la proteína DDM1 deja paso a la enzima que coloca estas marcas en nuevas cadenas de ADN. Las células vegetales necesitan DDM1 porque su ADN está estrechamente empaquetado. Para mantener sus genomas compactos y ordenados, las células envuelven su ADN alrededor de proteínas llamadas histonas. "Pero eso bloquea el acceso al ADN de todo tipo de enzimas importantes", explica Martienssen en un comunicado -. Antes de que pueda ocurrir la metilación, hay que quitar o deslizar las histonas fuera del camino”.

La proteína DDM1 fue descubierta hace 30 años. A través de experimentos genéticos y bioquímicos, los autores identificaron las histonas exactas que regulan la actividad de la proteína DDM1. Para ello utilizaron microscopía crioelectrónica y así capturar imágenes detalladas de la enzima que interactúa con el ADN y las proteínas. Gracias a ello pudieron ver cómo DDM1 se agarra a histonas particulares para remodelar el ADN empaquetado. "Un vínculo inesperado que une a DDM1 resultó corresponder a la primera mutación encontrada hace tantos años", añade Joshua-Tor.

Los experimentos también revelaron cómo la afinidad de DDM1 por ciertas histonas preserva los controles epigenéticos a través de generaciones. El equipo demostró que una histona que se encuentra solo en el polen es resistente al DDM1 y actúa como marcador de posición durante la división celular. "Recuerda dónde estaba la histona durante el desarrollo de la planta y retiene esa memoria en la siguiente generación", dice Martienssen.

Puede que las plantas no estén solas aquí. Los humanos también dependen de proteínas similares a DDM1 para mantener la metilación del ADN. El nuevo descubrimiento puede ayudar a explicar cómo esas proteínas mantienen nuestros genomas funcionales e intactos. Y su aplicación tendrá influencias en el ámbito de la agricultura, la ecología y hasta el cambio climático.