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La bola de cristal de los tomates revela secretos evolutivos


Robert Last, de la Universidad Estatal de Michigan, estudia los tomates. Específicamente, investiga su pelo, o tricomas.


Layne Cameron, Robert Last, Universidad Estatal de Michigan

Para este estudio, se centró en un solo tipo de molécula en los tricomas: los acylsugars. Los secretos de Last y un equipo de científicos de MSU descubrieron que al estudiar estos metabolitos especializados se abre una ventana evolutiva para el campo emergente del metabolismo de defensa de las plantas, ideas que podrían conducir a avances de ingeniería para mejorar la resistencia a las plagas y la medicina humana.

Se estima que hay 300,000 especies de plantas en el mundo, que producen aproximadamente más de un millón de metabolitos. Las plantas usan estas moléculas para crecer, comunicarse entre sí o para defenderse contra plagas y enfermedades. Los seres humanos se benefician de muchos de estos productos para alimentos, medicamentos y usos industriales. Miles de metabolitos centrales se encuentran en cada planta, pero cientos de miles son más especializados y se encuentran solo en grupos específicos de plantas.

Los acylsugars son un ejemplo de un grupo de metabolitos especializados que se encuentran solo en la familia Solanaceae, que incluye plantas de tomate y petunia. Estos metabolitos especializados tienen una amplia variedad de estructuras y están hechos por diferentes enzimas que trabajan juntas para llevar a cabo una serie de reacciones bioquímicas.

«Buscamos comprender cómo se originó y se diversificó esta nueva vía a lo largo de 100 millones de años de evolución de la planta», dijo Last, MSU Barnett Rosenberg, profesor de bioquímica y biología molecular y biología vegetal y autor principal del estudio. «Esta es nuestra bola de cristal, nuestra visión de la evolución».

La bola de cristal reveló que muchas de las enzimas que producen acylsugars son «promiscuas», lo que significa que podrían usar una variedad de moléculas como puntos de partida para sus reacciones químicas. Esta podría ser la clave en cuanto a cómo las plantas producen una variedad de acylsugars.

Los científicos también descubrieron que muchas de las enzimas que producen acylsugars están codificadas por genes que originalmente eran copias de otros genes que posteriormente han desarrollado nuevos roles.

Descifrar estos códigos es importante porque los acylsugars de los tomates son pesticidas naturales. Las plantas de ingeniería para producir acylsugars podrían reducir el uso de pesticidas en la producción de cultivos. Además, algunos de estos mecanismos podrían ayudar a que los productos químicos que tienen valor farmacéutico, incluidos los que tratan el cáncer y las afecciones cardíacas.

«Las plantas son químicos principales, y apenas estamos empezando a comprender las vías metabólicas que utilizan para producir estos increíbles compuestos», dijo Last, quien también es un científico de MSU AgBioResearch. «Al comprender cómo evolucionaron las vías para producir estas enzimas, se podrían obtener formas innovadoras de producir compuestos valiosos a gran escala».

El equipo de científicos de MSU que contribuyó a esta investigación incluyó a Gaurav Moghe, Bryan Leong, Steven Hurney y Daniel Jones. El artículo se publica en el número actual de la revista eLife .

Más información: Gaurav D Moghe et al. Rutas evolutivas hacia la innovación bioquímica reveladas por el análisis integrador de una vía metabólica especializada relacionada con la defensa de las plantas, eLife (2017). DOI: 10.7554 / eLife.28468 

Referencia del diario: eLife  

Proporcionado por: Michigan State University

Información de: phys.org


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