Las plantas están atadas a un lugar y necesitan adaptarse a su entorno, incluidas las condiciones adversas. Las respuestas adaptativas incluyen la síntesis de nuevas proteínas y la descomposición de aquellas que ya no se necesitan.
por la Universidad de Heidelberg
Para esta tarea, las plantas utilizan una cantidad considerable de energía. Por lo tanto, la regulación del recambio de proteínas en la célula vegetal debe ser minuciosa. Investigadores del Centro de Estudios de Organismos de la Universidad de Heidelberg dirigidos por el Dr. Markus Wirtz y el Prof. Dr. Rüdiger Hell ahora han identificado un mecanismo celular que estabiliza las proteínas evitando su descomposición.
Las plantas contienen numerosas proteínas que son necesarias para adaptarse a las condiciones ambientales como el estrés por sequía. Debido a que su producción requiere mucha energía, aproximadamente la mitad de su requerimiento energético, las plantas deben regular con precisión el recambio de proteínas . Para comprender cómo ocurre esto, los investigadores de Heidelberg, en colaboración con socios del Instituto Max Planck de Bioquímica en Martinsried y la Universidad Sapienza en Roma (Italia), estudiaron el berro thale (Arabidopsis thaliana). El berro de Thale pertenece a la familia de las Brassicaceae y sirve como planta de referencia debido a su corta vida útil y su genoma simple.
Según los investigadores, las plantas etiquetan las proteínas mientras se sintetizan uniendo un residuo de ácido acético al comienzo de la proteína. Este proceso afecta a más del 80 por ciento de todas las proteínas vegetales y se conoce como acetilación N-terminal. A pesar de su prevalencia, el impacto de la acetilación no estuvo claro durante mucho tiempo. Los investigadores de Heidelberg ahora pudieron demostrar que protege a la mayoría de las proteínas para que no se descompongan a través del llamado proteasoma, lo que prolonga su vida. «El proteasoma es una trituradora molecular que degrada las proteínas dañadas o que ya no se necesitan en sus componentes básicos para su reutilización», explica el Prof. Hell.
En plantas modificadas genéticamente con una tasa de acetilación de proteínas reducida, el equipo del Dr. Wirtz verificó un aumento sustancial de la actividad del proteosoma, acompañada de una degradación acelerada de las proteínas. Sin embargo, para asombro de los investigadores, la cantidad total de proteínas dentro de las células vegetales se mantuvo sin cambios. Markus Wirtz: «Las plantas compensan la pérdida de proteínas no acetiladas mediante la síntesis de nuevas proteínas, probablemente para adaptar dinámicamente la composición proteica en respuesta a los estímulos ambientales».
Los hallazgos de los investigadores de plantas pueden ser aplicables a las células humanas. También tienen un mecanismo muy similar para modificar químicamente y acetilar numerosas proteínas. «La acetilación parece ser un mecanismo antiguo que surgió hace varios miles de millones de años en los primeros ancestros de todos los organismos eucariotas, organismos que tienen un núcleo verdadero y un alto grado de compartimentación subcelular», dice el Prof. Hell.
La Fundación de Investigación Alemana está financiando la investigación básica sobre la acetilación de proteínas en Heidelberg. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Nature Communications .
