La epigenética y el tomate

Un artículo publicado recientemente en la revista Nature Biotechnology pone de manifiesto la relación entre modificaciones epigenéticas (“marcas” reversibles de la cromatina que pueden alterar su estado de expresión) y la maduración del tomate, un proceso muy importante desde el punto de vista económico. En el tomate, la maduración del fruto se produce una vez que las semillas también lo han hecho. Esta secuencia de sucesos es muy importante, ya que esta maduración implica cambios en el color, textura, contenido en azúcares y compuestos volátiles; cualidades todas ellas que hacen al fruto más sabroso y apetecible y, por ende, más atractivo para los potenciales agentes encargados de dispersar las semillas, los humanos entre ellos. Por tanto es muy importante asegurar la adecuada regulación ordenada de este proceso, esto es, que cuando el fruto se encuentre “a pedir de boca”, las semillas ya estén maduras y se pueda asegurar así su éxito en la propagación de le especie.

Es ampliamente conocido el requerimiento del etileno, compuesto producido por la propia planta, como agente inductor del proceso de maduración. Sin embargo, para que el etileno pueda ejercer esta función es preciso que se haya producido la maduración previa de las semillas, ya que los frutos inmaduros con semillas inviables son insensibles al etileno. Por tanto, la clave está en conocer cuáles son los mecanismos que controlan la transición hasta ese estado en que el fruto se vuelve competente para “oler” y responder al estímulo del etileno y, por tanto, para madurar.

cnr mutants
Esquema del control epigenético de la maduración. Fuente: Nature

Como en tantas ocasiones, la existencia de mutantes afectados en un proceso constituye una herramienta valiosísima a la hora de abordar el estudio de dicho proceso. Y en el caso del tomate, y del proceso que nos ocupa, la maduración, ha sido de gran utilidad la existencia de unos mutantes que son siempre verdes porque no son capaces de madurar ni de responder al etileno. Estos mutantes, denominados cnr (colorless non-ripening), se conocían desde hace tiempo si bien su naturaleza molecular era desconocida hasta hace relativamente pocos años.

Su descubrimiento fue toda una sorpresa, ya que, cuando el gen correspondiente (que cifra un factor transcripcional) se pudo localizar y clonar, se comprobó que los mutantes no tenían ninguna alteración en la secuencia del ADN: ¡el gen era idéntico en el mutante verde que en el tomate rojo normal (silvestre)! Lo que se comprobó es que los mutantes cnr eran “epimutantes”, un caso raro de mutación que no expresa el gen correspondiente porque tienen alterado el patrón de metilación en la secuencia promotora del gen, que es la que reconoce la maquinaria encargada de promover su expresión. Los mutantes cnr tienen esa secuencia promotora hipermetilada. La metilación del ADN es una de las “marcas” epigenéticas que modifican el estado de la cromatina, en este caso para inactivarla.

Methilation Inhibitor
Aplicación del inhibidor de metilación y maduración del tomate. Fuente: Nature

Los autores del artículo de Nature Biotechnology demuestran que es esa marca epigenética la causa de la falta de maduración en los tomates mutantes, ya que cuando inyectan en un fruto verde (inmaduro) una solución de un compuesto que inhibe la metilación del ADN (la 5-azacitidina), el fruto comienza a enrojecer (madurar) por aquellas zonas en las que se ha producido la inyección. Un análisis global, a nivel genómico, de los patrones de metilación del ADN (metiloma) a lo largo del desarrollo del fruto, revela además que la metilación del ADN se encuentra alterada sustancialmente en aproximadamente el 1% del genoma del tomate durante dicho desarrollo. Entre las regiones que son desmetiladas durante el proceso de maduración están las correspondientes a los promotores de genes como el cnr y otros implicados en la maduración. Precisamente, esas regiones permanecen hipermetiladas en los mutantes cnr. Este tipo de resultados establece una relación clara entre modificaciones epigenéticas y un proceso de desarrollo como es la maduración del tomate.

Desde un punto de vista aplicado, este tipo de resultados abre la vía al desarrollo de herramientas moleculares que nos pueden permitir “manipular” a voluntad esas marcas epigenéticas, para así poder controlar procesos importantes desde un punto de vista económico.

Referencias Bibliográficas

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