Botánica, nutrición y genética Estados Unidos Temas

En la respuesta al estrés de las plantas, una proteína atrae, se une a su propio asesino

En la respuesta al estrés de las plantas, una proteína atrae, se une a su propio asesino
Condición de crecimiento normal y condición de estrés por inanición de carbono (abajo). A diferencia del tipo salvaje, el mutante SINAT no sobrevivió al estrés por falta de carbono. El profesor de la Universidad de Purdue, Gyeong Mee Yoon, descubrió un mecanismo involucrado en la respuesta de las plantas al estrés. Crédito: Gyeong Mee Yoon

Al igual que la trama de una novela de misterio, la investigación ha encontrado un giro en la forma en que las plantas canibalizan sus propias células para sobrevivir bajo estrés.


por Elizabeth K. Gardner, Universidad Purdue


En respuesta a la sequía, el frío, la falta de luz solar y otros tipos de estrés, las proteínas celulares interactúan de diferentes formas para ayudar a la planta a sobrevivir. Un acto protector primario es la destrucción y el reciclaje de algunos de los materiales celulares propios de la planta en lo que se necesita para otros.

Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Purdue ha identificado proteínas involucradas en este proceso protector y ha descubierto cómo actúan unas sobre otras. Una mejor comprensión de estos mecanismos podría conducir a formas de ayudar a las plantas a soportar condiciones severas.

«Identificamos tres proteínas involucradas en este proceso y descubrimos un mecanismo de corregulación sorprendente», dijo Gyeong Mee Yoon, profesor asociado de botánica y patología vegetal en Purdue, quien dirigió el estudio. «Una proteína, llamada ACC sintasas (ACS), una enzima que regula la biosíntesis de etileno, recluta las otras dos proteínas y actúa como un andamio o pegamento que las mantiene juntas. Curiosamente, las dos proteínas son las que en condiciones normales de crecimiento descomponen el ACS. Atrae a sus propios asesinos a un aprieto que hace que, en cambio, se degraden unos a otros «.

Yoon también descubrió que un subproducto del proceso es un aumento en la hormona vegetal etileno . El papel del etileno en la maduración de los productos en un frutero o en un refrigerador puede resultar familiar, pero también influye en el crecimiento , el desarrollo y las respuestas al estrés de las plantas. Ha sido un objetivo clave de la investigación, dice.

«Sabemos que el etileno está involucrado de alguna manera en la respuesta al estrés y la autofagia, o la destrucción y el reciclaje de materiales celulares, pero no sabemos exactamente cómo está involucrado», dijo Yoon, quien también es miembro del Centro de Plantas de Purdue. Biología y parte de la iniciativa de ciencias vegetales Next Moves de Purdue. «Esta es una pista mientras buscamos resolver el misterio y comprender la biosíntesis y la señalización del etileno en la regulación de la autofagia».

El equipo utilizó Arabidopsis como modelo de planta. Un artículo que detalla los resultados se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences o PNAS .

El equipo creó un entorno deficiente en carbono para las plantas, similar a lo que sucedería sin la luz solar adecuada. Sin luz solar, las plantas no pueden realizar la fotosíntesis para crear el carbono necesario para el crecimiento.

Cuando se muere de hambre por carbono, parece que la planta activa la vía de señalización de los brasinoesteroides, dijo Yoon. Esta señalización activa una proteína adicional, llamada 14 3 3, que permite a ACS atraer a sus enemigos y hacer que se degraden entre sí.

Las dos proteínas atraídas por ACS se clasifican como ligasas E3, y se denominan Seven-in Absentia (SINAT) y Ethylene overproducer 1-like 2 (EOL2). Estas ligasas normalmente no interactúan entre sí y ambas degradan el SCA. A través de este proceso de respuesta al estrés en el que ACS se une a las dos ligasas, aumenta el nivel de ACS en la célula. El aumento de ACS a su vez aumenta la síntesis de etileno, dijo.

Al inhibir la unión de ACS y las ligasas E3, el equipo pudo interrumpir el proceso de respuesta al estrés . Descubrieron que si se interrumpe la corregulación de estas proteínas, las plantas no pueden sobrevivir a la falta de carbono, dice Yoon.

«Esta es una forma en que la planta afina el equilibrio de diferentes proteínas y niveles de hormonas», dijo. «Cuando una planta está bajo estrés, el equilibrio cambia y esto desencadena una cascada de eventos que conducen a un mayor reciclaje celular para mantener viva la planta. Cuando el estrés termina, el equilibrio cambia de nuevo y el sistema vuelve a la normalidad».

Esta fue la primera vez que se demostró que ACS actúa como un andamio, y podría llegar a ser lo que los genetistas de plantas llaman una proteína de «pluriempleo», dijo Yoon.

«Esta es una evidencia de que ACS podría ser una proteína ‘pluriempleo’, donde realiza más de una función, pero necesitamos saber más», dijo Yoon. «Quizás sirva como un andamio para unir proteínas en otras vías. Puede ser más importante de lo que sabemos hasta ahora, y planeamos investigar esto».


Más información: Han Yong Lee et al, La regulación antagonista recíproca de las ligasas E3 controla la estabilidad de la ACC sintasa y las respuestas al estrés, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2011900118Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias



WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com