La proteína BICAT3 es una de las más importantes distribuidoras de manganeso en las plantas. Si es defectuoso, puede tener efectos devastadores en el crecimiento de una planta; sus hojas se vuelven significativamente más pequeñas y produce menos semillas de lo habitual.
por Tom Leonhardt, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Un equipo dirigido por la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) descubrió recientemente una vía de transporte para el manganeso en las plantas y el papel que juega BICAT3 en este proceso. Los resultados podrían sentar las bases para mejorar el crecimiento de los cultivos. El estudio fue publicado en la revista Plant Physiology .
El manganeso es un nutriente importante para todos los seres vivos. El oligoelemento es un componente de las enzimas, las proteínas que controlan todas las reacciones químicas en las células . En los humanos, juega un papel vital en la construcción de tejido conectivo, cartílago y huesos. «En las plantas, las enzimas que construyen las paredes celulares necesitan manganeso para funcionar. El manganeso también juega un papel clave en la fotosíntesis», explica el profesor Edgar Peiter, investigador de plantas de MLU. Para el estudio, su equipo investigó cómo se suministra manganeso a las enzimas responsables de construir las paredes celulares.
Los investigadores realizaron extensos experimentos en la planta modelo Arabidopsis thaliana. El equipo pudo demostrar que la proteína BICAT3 es responsable de transportar manganeso a donde debe ir en las células vegetales.
«Los genes son como un modelo para las proteínas. Para investigar más de cerca el papel de la proteína BICAT3, se mutó el gen correspondiente en las plantas para que las plantas ya no pudieran producir la proteína», dice Peiter. Esto tuvo claras consecuencias para las plantas.
«Las plantas no pudieron compensar la posterior falta de manganeso y mostraron varios defectos de crecimiento. Sus paredes celulares no se formaron como lo harían normalmente, y sus hojas eran significativamente más pequeñas que las de las plantas con un gen intacto», dice el Dr. Jie. Él, el autor principal del estudio. El crecimiento del tubo polínico también se interrumpió, lo que significó que las plantas desarrollaron menos semillas.
En un paso más, los investigadores unieron BICAT3 a una proteína fluorescente para poder rastrear con precisión la proteína en las células de las plantas vivas . «BICAT3 se encuentra en las cisternas trans del aparato de Golgi», dice Peiter. En pocas palabras, el aparato de Golgi es como una fábrica de paredes celulares con un departamento de envíos. Los componentes de la pared celular se ensamblan en sus cisternas a partir de moléculas de azúcar individuales y luego se envían a la dirección correcta.
El estudio de los investigadores de Halle se encuentra actualmente en una etapa fundamental. «Ahora podemos explicar el mecanismo subyacente de cómo el manganeso llega a las enzimas que son responsables de la síntesis de la pared celular», concluye Peiter. En el futuro, los resultados también podrían ser importantes para el mejoramiento de cultivos. En experimentos iniciales no publicados, el equipo pudo evocar y observar efectos similares en una especie de cereal.
Más información: Jie He et al, La proteína BICAT3 trans-Golgi-localizada regula la asignación de manganeso y la biosíntesis de polisacáridos de matriz, Fisiología vegetal (2022). DOI: 10.1093/plphys/kiac387
