The petal identity gene PhDEF has a major binding and regulatory action in the epidermis

As flores não são meramente objetos estáticos de beleza; elas são o resultado de um projeto de construção biológica preciso, onde cada parte deve aparecer no lugar certo e na hora certa. Para entender como uma planta sabe que deve crescer uma pétala em vez de uma folha, ou um estame em vez de um caule, os cientistas há muito estudam um conjunto de instruções mestras conhecidas como genes homeóticos. Esses genes atuam como um projeto, dizendo às células qual tipo de órgão se tornar. Por décadas, o foco desta pesquisa tem sido o início da vida de uma flor, quando esses genes decidem pela primeira vez o destino do órgão. No entanto, uma flor é uma estrutura complexa feita de diferentes camadas de células, tal como uma parede tem uma superfície externa e um núcleo interno. Permaneceu um mistério se as instruções mestras que dizem "seja uma pétala" funcionam da mesma forma em cada camada individual dessa pétala, ou se a camada específica da célula altera a forma como essas instruções são lidas e executadas.

Uma equipe de pesquisadores voltou sua atenção para a flor de petúnia para resolver este enigma, focando em um gene mestre específico chamado PhDEF, que é responsável por dizer às células para se tornarem parte de uma pétala. Eles sabiam, de trabalhos anteriores, que se este gene estiver ausente na camada externa da pétala, a flor parece muito diferente do que se estivesse ausente na camada interna. Isso sugeria que o gene poderia estar realizando trabalhos diferentes dependendo de onde está localizado, mas o mecanismo exato estava oculto à vista. Para descobrir a verdade, os cientistas cultivaram flores de petúnia com mutações específicas que removiam o gene PhDEF da pele externa da pétala, conhecida como epiderme, ou do tecido interno, chamado mesofilo. Eles então utilizaram ferramentas avançadas para ler a atividade genética de células individuais e para mapear exatamente onde a proteína PhDEF se ligava ao DNA dentro dessas células.

A investigação revelou que o gene não atua como um interruptor uniforme em todo o órgão. Em vez disso, o PhDEF regula dois conjuntos completamente diferentes de genes alvo, dependendo se está trabalhando na epiderme externa ou no mesofilo interno. Os pesquisadores descobriram que a influência do gene é muito mais poderosa na camada externa. Na epiderme, a proteína PhDEF liga-se ao DNA com frequência e intensidade muito maiores, controlando uma ampla gama de genes que moldam a superfície da pétala. Em contraste, sua ligação no mesofilo interno é muito mais fraca e afeta um grupo de genes diferente e menor. O estudo também mostrou que a maneira como o gene se liga ao DNA é altamente diversa; ele utiliza uma mistura complexa de sítios de ligação que são específicos para certas camadas e outros que são compartilhados, criando uma assinatura regulatória única para cada tipo de célula.

Este trabalho demonstra que a identidade de uma camada celular é tão importante quanto a identidade do próprio órgão. O mesmo gene mestre, encarregado de fazer uma pétala, deve adaptar seu comportamento para se ajustar ao contexto específico da célula que habita. Ao mostrar que as camadas externa e interna de uma pétala respondem ao mesmo comando genético de maneiras diferentes, o estudo confirma que a história e a posição de uma camada celular influenciam diretamente como as instruções para construir uma flor são executadas. As descobertas fornecem uma imagem mais clara de como estruturas vegetais complexas são construídas, indo além da ideia de um conjunto único e estático de regras para revelar um sistema dinâmico onde a localização dita a função.