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Cómo las plantas se protegen de un peligroso mundo de patógenos

Cómo las plantas se protegen de un peligroso mundo de patógenos
Los GBPL de plantas generan compartimentos en forma de gel para la activación de genes de defensa contra la infección. Crédito: Universidad de Yale

Las plantas del mundo, inmóviles y enraizadas en un suelo que contiene microorganismos potencialmente letales, se enfrentan a la amenaza constante de los patógenos invasores. 


por Bill Hathaway, Universidad de Yale


Sin embargo, en los últimos años, los científicos han descubierto que las especies de plantas emplean sofisticadas estrategias inmunitarias que difieren, pero también comparten similitudes, con las formas en que los seres humanos combaten las infecciones.

En un estudio publicado el 26 de mayo en la revista Nature , los científicos de Yale describen un interruptor molecular clave «on-off» que permite a las plantas movilizar inmunidad frente a patógenos microbianos. Los hallazgos no solo tienen implicaciones directas para el manejo de cultivos y posiblemente protegen a las plantas de los efectos del cambio climático, sino también para comprender mejor el sistema inmunológico humano .

«Las plantas están más relacionadas con nosotros, en ciertos aspectos, de lo que comúnmente pensamos», dijo el autor principal John MacMicking, investigador del Instituto Médico Howard Hughes, miembro del Instituto de Biología de Sistemas de Yale en West Campus y profesor asociado de patogénesis microbiana y inmunobiología en la Facultad de Medicina de Yale. «Por ejemplo, tienen muchas familias de genes inmunes innatas que son similares a la nuestra, e históricamente las plantas se han utilizado para establecer principios fundamentales de las defensas del huésped y la tolerancia a las enfermedades».

A diferencia de los humanos, las plantas carecen de un sistema inmunológico adaptativo que «recuerda» patógenos específicos y luego organiza una defensa personalizada. En el estudio, MacMicking y sus colegas exploraron los sofisticados programas de defensa autónomos de las células que las plantas emplean contra los patógenos. Resulta que lo que les falta en anticuerpos personalizados, lo compensan ampliando enormemente su repertorio de respuestas inmunitarias innatas, que montan una defensa más generalizada contra todas las infecciones.

Por ejemplo, una de estas estrategias involucra proteínas inmunes innatas que se transforman en un estado «similar a un gel» para desencadenar respuestas inmunes. Este proceso, llamado separación de fase líquido-líquido, permite que las actividades biológicas se concentren en compartimentos sin membrana dentro de las células. El equipo de Yale descubrió que las proteínas inmunitarias de las plantas, conocidas como GTPasas de tipo proteína de unión a guanilato (GBPL), crean compartimentos similares a líquidos dentro del núcleo que crean una concentración de proteínas que impulsan la actividad de los genes de defensa del huésped durante la infección. Este compartimento de fases separadas también excluye las proteínas inhibidoras al exterior del núcleo como parte de un interruptor «on-off» espacialmente separado.

La separación de fase líquido-líquido es una nueva frontera para comprender cómo las células compartimentan sus actividades biológicas, dijo MacMicking.

«Todos los organismos, desde las bacterias unicelulares hasta las plantas y los humanos, defienden su genoma de las amenazas externas», dijo MacMicking. «La separación de fases puede ser un mecanismo evolutivo generalizado para organizar estas actividades de defensa como parte de la respuesta inmune autónoma de la célula».



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