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El transportador de azúcar recién descubierto podría ayudar a los frijoles a tolerar las altas temperaturas


Los científicos del Laboratorio de Investigación de Plantas (PRL) de MSU-DOE han caracterizado una proteína transportadora de sacarosa que se encuentra en los frijoles comunes. 


por Igor Houwat, Universidad Estatal de Michigan


La proteína recientemente descubierta podría ayudarnos a comprender cómo los frijoles toleran las altas temperaturas. El transportador, llamado PvSUT1.1, se informa en la revista Plant Direct .

Durante la fotosíntesis, las hojas de frijol capturan el dióxido de carbono del aire y lo convierten en azúcares que alimentan su crecimiento y desarrollo. La mayoría de las especies transportan estos azúcares por toda la planta en forma de sacarosa .

La sacarosa viaja a través de un sistema de carreteras en forma de venas, llamado floema, que impregna todo el cuerpo de la planta. Un grupo de proteínas auxiliares, acertadamente llamadas transportadores de sacarosa, cargan esa sacarosa desde sus células de origen en el floema para transportarla a los tejidos en crecimiento, como flores y frutos.

«En las legumbres, particularmente en los frijoles comunes , hay muy pocos transportadores de sacarosa identificados y estudiados funcionalmente», dice James Santiago, un postdoctorado en el laboratorio de Thomas Sharkey, profesor universitario distinguido de PRL. «Hasta la fecha, los científicos han identificado y caracterizado funcionalmente dos transportadores en frijoles comunes».

James y el laboratorio de Sharkey ahora han agregado un tercer transportador a este pequeño catálogo. El estudio fue posible después de que el laboratorio Lowry de la Universidad Estatal de Michigan identificara el gen que codifica esta proteína .

Determinación de estructura y función

PvSUT1.1 es omnipresente en plantas de frijol donde se encuentra en hojas, tallos, flores y las vainas de frijoles. Esto sugiere un papel generalizado de la proteína dentro de las plantas.

Para confirmar que la proteína es un transportador, el equipo comparó su secuencia de aminoácidos con la del otro transportador conocido de los frijoles comunes. Las proteínas son un 68% similares en secuencia, un número que denota un alto grado de semejanza para este tipo de proteína.

«También hice algunos modelos informáticos para comparar nuestra proteína con una proteína transportadora de sacarosa conocida de la planta modelo, Arabidopsis. Las estructuras se parecían mucho entre sí, lo que refuerza la idea de que el gen de los frijoles codifica una proteína transportadora de sacarosa», añade James.

Evaluación comparativa del rendimiento de la proteína

Los niveles de actividad de PvSUT1.1 dependen del pH, con una actividad óptima cuando el pH es ácido. El nivel de pH más bajo medido, 4.0, mostró la tasa de transporte más alta.

La proteína también tiene una gran afinidad por transportar sacarosa. En otras palabras, incluso cuando el nivel de sacarosa es bajo fuera de la célula, la proteína todavía puede recoger sacarosa y moverla hacia las células del floema.

«También descubrimos que nuestra proteína se encuentra en la membrana plasmática, el límite entre el interior y el exterior de una célula», añade James. «Esto es fundamental. Estamos poniendo en práctica la idea de que este transportador mueve la sacarosa desde el exterior de las células hacia el floema. Para realizar esta función, su ubicación en la membrana plasmática es imprescindible».

A continuación, el equipo sobreexpresará el nuevo gen en las células del floema y examinará las plantas para detectar cualquier efecto, especialmente en la reproducción de las plantas. La sobreexpresión de los genes también debería proporcionar pistas sobre si un mayor número de transportadores ayuda a los tejidos reproductivos, como los granos de polen, a tolerar mejor las altas temperaturas.

«Hay momentos en que el transporte o la producción de sacarosa se reduce, como cuando las plantas se ven estresadas por el calor», dice James. «La disminución en el transporte de sacarosa afecta negativamente la capacidad reproductiva de los frijoles. Quizás aumentar la cantidad de transportadores de sacarosa significa que las flores aún podrían obtener las cantidades necesarias de sacarosa que necesitan para reproducirse».


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