Un equipo de investigación liderado por el profesor Qin Guozheng del Instituto de Botánica de la Academia China de Ciencias ha descubierto un mecanismo previamente desconocido por el cual la desmetilasa de RNA N6–metiladenosina (m6A) SlALKBH2 experimenta una modificación de reducción-oxidación (redox). Esta alteración afecta tanto a su estabilidad como a su función fisiológica en la regulación del proceso de maduración normal de los frutos del tomate.
El estudio, publicado en Nature Plants, profundiza en el papel del peróxido de hidrógeno (H2O2), un oxidante suave que actúa como una molécula de señalización clave en el control de múltiples procesos biológicos. Los investigadores encontraron que la modificación oxidativa mediada por H2O2 regula la función de SlALKBH2, que es esencial para la adecuada maduración de los frutos carnosos. Esta etapa de maduración representa la fase final del desarrollo del fruto, influyendo directamente en su calidad y vida útil.
Mecanismos de maduración y regulación molecular
En su investigación, los científicos demostraron cómo la señalización de H2O2 interactúa con la modificación de metilación de RNA para regular el desarrollo de las plantas de manera coordinada. La metilación m6A es la modificación química más prevalente en los mRNAs eucariotas y regula varios procesos biológicos, incluyendo la estabilidad del mRNA y la eficiencia de traducción, al modular el metabolismo del mRNA.
Como miembros de la familia de dioxygenasas, las desmetilasas m6A, como SlALKBH2, son capaces de revertir oxidativamente la metilación m6A. Esto plantea la cuestión de si SlALKBH2 también está sujeto a modificaciones oxidativas, similar a otras proteínas sensibles a redox. Para comprobar esta hipótesis, los investigadores expresaron temporalmente el gen SlALKBH2 en hojas de Nicotiana benthamiana tratadas con o sin H2O2, y posteriormente monitorearon el estado redox de SlALKBH2.
Los resultados mostraron una marcada sensibilidad de SlALKBH2 a la oxidación inducida por H2O2, lo que resultó en la formación de homodímeros tanto en hojas de N. benthamiana como en frutos de tomate. La exposición a H2O2 aceleró la maduración del fruto del tomate, implicando la oxidación de SlALKBH2 en este proceso. La formación de homodímeros de SlALKBH2 se atribuyó a la participación de múltiples residuos de cisteína, siendo Cys39 un sitio crucial; la mutación en esta ubicación redujo drásticamente la formación de homodímeros.
A pesar de que la modificación oxidativa mejoró la estabilidad de la proteína SlALKBH2, no afectó su actividad como desmetilasa m6A. Además, los investigadores identificaron a la reductasa de tioredoxina NADPH-C (SlNTRC) como la proteína que interactúa con SlALKBH2. Se demostró que SlNTRC regula el estado redox de SlALKBH2, afectando así su función de desmetilación m6A en los tomates.
Se generaron mutantes knockout estables de SlNTRC en tomates utilizando edición genética CRISPR–Cas9. La línea mutante homocigota experimentó retrasos sustanciales en el crecimiento vegetativo y una incapacidad para producir frutos. Este estudio establece una conexión entre la señalización de H2O2 y la metilación m6A, destacando la importancia de la regulación redox de los modificadores m6A en el control de la maduración de los frutos.
Dado el papel crucial de la metilación de RNA m6A en diversos procesos biológicos, se especula que este mecanismo regulador también podría desempeñar un papel en otros procesos de desarrollo. Este avance no solo mejora nuestra comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a la maduración de los frutos, sino que también ofrece nuevas perspectivas y estrategias para mejorar las variedades de cultivos.
