Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Decodificación del vocabulario químico de las plantas


Las plantas pasan toda su vida enraizadas en un lugar. Cuando se enfrentan a una mala situación, como un enjambre de herbívoros hambrientos o un brote viral, no tienen opción de huir, sino que deben luchar para sobrevivir. ¿Cuál es la clave de su defensa? Química.


Carnegie Institution for Science

Gracias a este conflicto en curso, las plantas se han convertido en asombrosos químicos, capaces de sintetizar decenas de miles de compuestos a partir de miles de genes. Estos químicos, conocidos como metabolitos especializados, permiten a las plantas soportar amenazas transitorias de su entorno. Además, algunos de los mismos compuestos benefician a los humanos, con más de un tercio de los medicamentos derivados de metabolitos especializados en plantas.

Comprender cómo evolucionaron las plantas este prodigioso vocabulario químico ha sido un objetivo de larga data en biología vegetal. Un equipo de científicos de Carnegie liderados por Seung Yon Rhee y Lee Chae realizaron un análisis comparativo a gran escala de los genomas de las plantas para investigar cómo evolucionó el metabolismo especializado. Sus hallazgos, como se informó en Science , tienen implicaciones importantes en la forma en que los científicos buscan nuevos metabolitos benéficos en las plantas .

Para realizar el estudio, el equipo desarrolló un sistema de canalización computacional que puede transformar un genoma de una secuencia de la planta en una representación del metabolismo del organismo. Esto se conoce como una red metabólica .

«La clave de nuestro análisis, o cualquier análisis comparativo del genoma, es la consistencia y la calidad de los datos en todas las especies», dice Chae. «Nuestra tubería garantiza esta consistencia con niveles validados de precisión y cobertura».

Es importante destacar que la tubería permite al equipo producir una red metabólica confiable para cualquier genoma secuenciado en aproximadamente dos días o menos, lo que supone un gran ahorro de tiempo y recursos en comparación con el proceso que duró meses, señala Chae.

Usando la tubería, el equipo reconstruyó y analizó redes metabólicas para 16 especies en el linaje de las plantas verdes, que incluyen plantas con flores , algas y musgos. Encontraron que los genes que producen metabolitos especializados exhiben propiedades inusuales en la forma en que evolucionaron, incluyendo su número y organización dentro de cada genoma, los mecanismos genéticos por los cuales se forman y su tendencia a activarse simultáneamente.

En conjunto, estas propiedades representan una firma distintiva de genes metabólicos especializados que ofrece una estrategia innovadora para el descubrimiento de nuevos metabolitos especializados de varias especies de plantas. Tales descubrimientos podrían tener amplias implicaciones para muchos campos de investigación, incluyendo la agricultura, la biotecnología, el descubrimiento de fármacos y la biología sintética.

«A pesar de nuestra dependencia de los compuestos de plantas para la salud y el bienestar, sabemos muy poco acerca de cómo se producen o el verdadero alcance de su diversidad en la naturaleza», dice Rhee. «Esperamos que nuestros hallazgos permitan a los investigadores usar estas firmas como una herramienta para descubrir metabolitos especializados previamente desconocidos, investigar cómo benefician a la planta y determinar cómo podrían beneficiarnos a nosotros».

Más información: «Firmas genómicas del metabolismo especializado en plantas», por L. Chae et al Science , 2014. 

Referencia del diario: Ciencia  

Proporcionado por: Carnegie Institution for Science

Información de: phys.org


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