La Universidad Técnica de Múnich identificó un mecanismo epigenético que mantiene inactivos ciertos receptores inmunitarios cuando no existen patógenos
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich, en Alemania, descubrieron cómo las hormonas esteroideas de las plantas regulan el equilibrio entre el crecimiento y la respuesta inmunitaria. El mecanismo permite que una planta sana mantenga desactivadas ciertas defensas y destine sus recursos al desarrollo hasta que aparece un patógeno.
El hallazgo ayuda a explicar una dificultad persistente del mejoramiento agrícola: las variedades con una respuesta inmunitaria muy activa suelen crecer menos, mientras que las plantas que destinan gran parte de sus recursos al desarrollo pueden quedar más expuestas a las enfermedades.
El equipo encabezado por Brigitte Poppenberger, profesora de Biotecnología de Cultivos Hortícolas, identificó un interruptor molecular regulado por brasinoesteroides. Estas hormonas vegetales intervienen en el crecimiento y, según los nuevos resultados, también modifican la forma en que se producen determinados receptores inmunitarios.
La investigación, cuya primera autora es Veronica E. Ramirez, fue publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Los experimentos se realizaron con Arabidopsis thaliana, una planta modelo ampliamente utilizada para estudiar procesos genéticos y moleculares.
Activar las defensas tiene un costo para la planta
Cuando una planta reconoce una amenaza biológica, moviliza energía y nutrientes para producir proteínas defensivas, reforzar sus tejidos y limitar la propagación del agente infeccioso. Al mismo tiempo, reduce o detiene temporalmente procesos relacionados con el crecimiento.
Este intercambio de recursos resulta necesario para sobrevivir, pero tiene consecuencias productivas. Si la activación inmunitaria se prolonga o aparece de manera innecesaria, la planta puede formar menos biomasa, semillas o frutos, incluso cuando logra controlar al patógeno.
Los fitomejoradores buscan variedades que combinen resistencia y rendimiento, pero ambas características no siempre pueden maximizarse simultáneamente. El nuevo mecanismo proporciona una explicación molecular de esa relación y señala posibles objetivos para seleccionar plantas que administren sus defensas con mayor precisión.
La regulación hormonal es una característica común de las respuestas vegetales. El ácido abscísico, por ejemplo, participa en el crecimiento de raíces más profundas durante la sequía, mientras que otras hormonas coordinan germinación, floración, maduración y reacción frente a diferentes tipos de estrés.
Los brasinoesteroides mantienen inactivos los receptores
En ausencia de patógenos, los brasinoesteroides favorecen que la planta reduzca su actividad defensiva. Lo hacen mediante factores de transcripción, proteínas que se unen al ADN e influyen en la manera en que se procesa la información genética.
Estos factores alteran la estructura de receptores inmunitarios necesarios para iniciar la respuesta frente a una infección. Mientras no exista una amenaza, los receptores permanecen inactivos y la planta puede dedicar una mayor proporción de sus recursos al crecimiento.
Los brasinoesteroides ya eran conocidos como reguladores fundamentales del desarrollo vegetal. Estudios sobre la estructura y actividad de los brasinoesteroides naturales habían documentado su intervención en múltiples procesos de crecimiento y adaptación al estrés.
La novedad del trabajo de la Universidad Técnica de Múnich consiste en mostrar cómo esta señal hormonal controla la configuración de un componente inmunitario. No se limita a aumentar o reducir la expresión de un gen, sino que interviene en la variante del receptor que finalmente produce la célula.
La presencia del patógeno cambia el interruptor molecular
Cuando la planta entra en contacto con un patógeno, necesita receptores funcionales capaces de reconocer el peligro y activar las defensas. En ese momento, los factores de transcripción regulados por las hormonas esteroideas son desactivados, lo que permite ensamblar correctamente los receptores.
La formación de receptores funcionales pone en marcha la respuesta inmunitaria y, al mismo tiempo, reduce el crecimiento. El equipo demostró este proceso al infectar plantas de Arabidopsis thaliana con un patógeno causante del oídio.
Los receptores vegetales funcionan como sistemas de vigilancia molecular. Su importancia también se observa en investigaciones sobre los mecanismos con los que las plantas reconocen amenazas, donde distintas rutas de señalización transmiten la presencia de microorganismos hacia los genes responsables de la defensa.
Este proceso no convierte a las hormonas esteroideas en sustancias perjudiciales para la inmunidad. Su función consiste en impedir que la respuesta permanezca encendida cuando no es necesaria y permitir que se active al aparecer una amenaza reconocible.
Un cambio epigenético determina la variante del receptor
El equipo comprobó que los factores de transcripción inducen modificaciones epigenéticas. Estos cambios afectan la manera en que la célula utiliza la información del ADN sin alterar la secuencia genética básica.
En este caso, las modificaciones influyen en el procesamiento del gen encargado de producir el receptor inmunitario. Como resultado, la célula genera una variante estructural que permanece inactiva mientras las condiciones son favorables para el crecimiento.
Poppenberger destacó que el factor de transcripción no se limita a encender o apagar el gen. Su acción modifica cuál de las posibles variantes del receptor es producida, proporcionando un nivel adicional de regulación entre la señal hormonal y la respuesta inmunitaria.
Este control epigenético permite que la planta adapte su metabolismo a condiciones cambiantes. También amplía el conocimiento sobre las vías hormonales de defensa, entre las que se encuentra la respuesta inmunitaria regulada por el ácido salicílico.
El hallazgo abre una ruta para el mejoramiento agrícola
Los investigadores consideran que el mecanismo podría convertirse en un objetivo para desarrollar cultivos capaces de mantener buenos rendimientos y responder eficazmente a los patógenos. La posibilidad dependerá de conseguir que el interruptor molecular conserve su sensibilidad y se active únicamente cuando las defensas resulten necesarias.
Una manipulación que mantuviera reprimida la inmunidad durante demasiado tiempo aumentaría la vulnerabilidad frente a las infecciones. En el extremo contrario, una activación continua podría proteger mejor a la planta, pero consumiría recursos y reduciría su potencial productivo.
Por esa razón, el resultado no equivale todavía a una variedad comercial ni demuestra que sea posible eliminar completamente el costo del sistema inmunitario. Los experimentos se realizaron en una especie modelo y deberán ampliarse a cultivos agrícolas para comprobar si el mecanismo opera de manera comparable.
Las siguientes investigaciones tendrán que identificar qué variantes del interruptor pueden modificarse sin afectar otras funciones reguladas por los brasinoesteroides. Estas hormonas participan en numerosos procesos del desarrollo, por lo que una intervención genética o química podría generar efectos adicionales sobre arquitectura, maduración o adaptación ambiental.
El avance ofrece una base para diseñar programas de mejoramiento que no evalúen resistencia y rendimiento como características independientes. Comprender el momento en que una planta distribuye recursos entre ambas funciones puede facilitar la selección de variedades con respuestas defensivas más oportunas y menores pérdidas productivas.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad Técnica de Múnich
Proceedings of the National Academy of Sciences
