Pesquisadores do Departamento de Bioquímica do Instituto Indiano de Ciências (IISc) descobriram um mecanismo há muito procurado, utilizado por plantas terrestres primitivas, como briófitas (incluindo musgos e hepáticas), pararegular o crescimento das plantas– um mecanismo que também foi conservado em plantas com flores de evolução mais recente.
O estudo, publicado na revista Nature Chemical Biology, concentra-se na regulação não clássica da proteína DELLA, um regulador mestre do crescimento que pode inibir a divisão celular em plantas embrionárias (plantas terrestres).
“DELLA age como uma lombada, mas se essa lombada estiver constantemente presente, a planta não consegue se mover”, explica Debabrata Laha, professor associado de bioquímica e coautor do estudo. Portanto, a degradação das proteínas DELLA é crucial para promover o crescimento das plantas. Em plantas com flores, a DELLA é degradada quando o fitohormôniogiberelina (GA)A proteína repressora DELLA se liga ao seu receptor GID1, formando o complexo GA-GID1-DELLA. Posteriormente, a proteína repressora DELLA se liga às cadeias de ubiquitina e é degradada pelo proteassoma 26S.
Curiosamente, as briófitas estiveram entre as primeiras plantas a colonizar a terra, há aproximadamente 500 milhões de anos. Embora produzam o fitohormônio giberelina (GA), elas não possuem o receptor GID1. Isso levanta a questão: como o crescimento e o desenvolvimento dessas primeiras plantas terrestres eram regulados?
Os pesquisadores utilizaram o sistema CRISPR-Cas9 para inativar o gene VIH correspondente, confirmando assim o papel da enzima VIH. Plantas sem a enzima VIH funcional apresentam graves defeitos de crescimento e desenvolvimento, além de anormalidades morfológicas, como talo denso, crescimento radial prejudicado e ausência de cálice. Esses defeitos foram corrigidos pela modificação do genoma da planta para produzir apenas uma extremidade (o N-terminal) da enzima VIH. Utilizando técnicas avançadas de cromatografia, a equipe de pesquisa descobriu que o N-terminal contém um domínio cinase que catalisa a produção de InsP₈.
Os pesquisadores descobriram que DELLA é um dos alvos celulares da quinase VIH. Além disso, observaram que o fenótipo de plantas deficientes em MpVIH era semelhante ao de plantas de Miscanthus multiforme com expressão aumentada de DELLA.
“Nesta fase, estamos ansiosos para determinar se a estabilidade ou a atividade da DELLA é aumentada em plantas deficientes em MpVIH”, disse Priyanshi Rana, doutoranda do grupo de pesquisa de Lahey e primeira autora do artigo. De acordo com a hipótese, os pesquisadores descobriram que a inibição da DELLA restaurou significativamente os defeitos de crescimento e desenvolvimento em plantas mutantes para MpVIH. Essas descobertas sugerem que a quinase VIH regula negativamente a DELLA, promovendo assim o crescimento e o desenvolvimento da planta.
Os pesquisadores combinaram métodos genéticos, bioquímicos e biofísicos para elucidar o mecanismo pelo qual o pirofosfato de inositol regula a expressão da proteína DELLA neste briófito. Especificamente, o InsP₈, produzido por MpVIH, liga-se à proteína MpDELLA, promovendo sua poliubiquitinação, o que, por sua vez, leva à degradação dessa proteína repressora pelo proteassoma.
A pesquisa sobre a proteína DELLA remonta à Revolução Verde, quando cientistas, sem saber, exploraram seu potencial para criar variedades semianãs de alto rendimento. Embora seu mecanismo de ação fosse desconhecido na época, as tecnologias modernas permitiram que os cientistas utilizassem a edição genética para manipular a função dessa proteína, aumentando, assim, a produtividade das culturas.
“Com o crescimento populacional e a redução das terras aráveis, o aumento da produtividade agrícola tornou-se crucial”, disse Raha. Dado que a degradação da proteína DELLA regulada por InsP₈ pode ser generalizada em plantas embrionárias, essa descoberta pode abrir caminho para o desenvolvimento de culturas de alto rendimento da próxima geração.
Data da publicação: 31/10/2025