Un equipo de investigación liderado por el profesor Li Yunhai del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias ha descubierto un mecanismo previamente oculto que regula el tamaño del grano de arroz, un factor clave que influye en el rendimiento y la calidad de este cultivo esencial.
Los hallazgos, publicados en The EMBO Journal, revelan cómo las interacciones moleculares dependientes del estado redox actúan como «interruptores» y «tijeras» para ajustar el desarrollo del grano. El tamaño del grano de arroz impacta directamente tanto en la productividad como en el valor de mercado, y la proteína GS3 ha sido reconocida durante mucho tiempo por su capacidad para suprimir la elongación del grano. Mutaciones naturales que reducen la actividad de GS3 han sido ampliamente adoptadas en la selección de arroz para producir granos más largos. Sin embargo, el mecanismo molecular preciso que controla la función de GS3 había permanecido elusivo hasta ahora.
Mecanismo de regulación del tamaño del grano
El equipo de investigación ha descubierto que GS3 forma agrupaciones moleculares (oligómeros) mediante enlaces disulfuro, que son un tipo de conexión química entre átomos de azufre en las proteínas. Estas agrupaciones disminuyen la capacidad de GS3 para interactuar con otra proteína reguladora del crecimiento, conocida como subunidad G-proteica RGB1, debilitando así su restricción sobre la elongación del grano.
Los investigadores identificaron una enzima llamada glutaredoxina WG1 como las «tijeras» moleculares en este sistema. WG1 corta los enlaces disulfuro que mantienen unidas las agrupaciones de GS3, convirtiéndolas nuevamente en monómeros: moléculas individuales y activas capaces de restringir la elongación del grano. Esta transformación sensible al redox destaca un sistema regulador dinámico regido por las condiciones oxidativas celulares.
Además, los investigadores encontraron que la región rica en cisteínas del extremo C-terminal de GS3 es esencial para la formación de agrupaciones, lo que explica por qué las variantes naturales de GS3 con colas truncadas conducen a granos más cortos. Este descubrimiento conecta la biología redox con la ciencia agrícola. «Esta es la primera demostración de la regulación redox en la señalización de G-proteínas en plantas. Abre la puerta a la manipulación de interacciones proteicas a través de la ingeniería redox», afirmó el profesor Li Yunhai, investigador principal del estudio.
La posibilidad de dirigir la edición genética de la región rica en cisteínas de GS3 podría permitir ajustes precisos en la longitud del grano, una estrategia prometedora para el futuro del «arroz de diseño» que podría beneficiar a diversos cultivos.
Más información:
Lijie Liu et al, Redox regulation of G protein oligomerization and signaling by the glutaredoxin WG1 controls grain size in rice, The EMBO Journal (2025). DOI: 10.1038/s44318-025-00462-9
Proporcionado por
Academia China de Ciencias
