Junto con la lechuga, comemos un conjunto completo de moléculas de ARN que interactuarán con el microbioma intestinal. Los investigadores han demostrado que la superficie de las hojas de las plantas está cubierta por un conjunto diverso de moléculas de ácido ribonucleico: el ARN. Este descubrimiento sugiere que el ARN presente en la superficie de las hojas puede desempeñar un papel en la configuración de las comunidades microbianas que las habitan, influyendo potencialmente en la salud de las plantas y las interacciones en su entorno.
Las hojas de las plantas son colonizadas por una compleja comunidad de microbios moldeada por la genética del huésped. Utilizando una planta modelo, Arabidopsis thaliana , los investigadores demostraron que las hojas de Arabidopsis están recubiertas con una variedad de ARN derivados de plantas, incluidos abundantes ARNt y fragmentos derivados de ARNt. Este ARN de la superficie de la hoja no está asociado con vesículas extracelulares o complejos proteicos, y está menos degradado que el ARN que se encuentra dentro del espacio extracelular de las hojas, lo que sugiere que el ARN de la superficie de la hoja se secreta directamente en lugar de liberarse a través de estomas o hidatodos. Así, creen los investigadores, es este ARN el que desempeña un papel directo en la formación del microbioma de la hoja.
Biólogos de la Universidad de Indiana en Bloomington publicaron el estudio, «Diferentes ARN de plantas recubren las hojas de Arabidopsis y son distintos de los ARN apoplásticos», en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Los primeros autores son Lucia Borniego y Minu Singla-Rastogi, becarios postdoctorales en el Departamento de Biología de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Indiana. El autor principal es Roger Innes, profesor emérito de biología.
«Lo que más nos entusiasma de este descubrimiento es que indica que las plantas pueden controlar sus microbiomas, en parte, regulando la expresión genética en microbios mediante ARN de interferencia», explica Innes. – La interferencia de ARN es un tipo bien conocido de regulación genética en el que las células pueden suprimir la expresión de un gen expresando un pequeño ARN que puede formar pares de bases con el ARN del gen diana. Este tipo de regulación genética parece ocurrir en prácticamente todos los organismos vivos, pero sólo recientemente se ha demostrado que el ARN producido por un organismo puede ser absorbido por otro organismo y luego emparejarse con el ARN en el organismo receptor”.
“La expresión transgénica de ARN bicatenario en plantas puede provocar una regulación negativa de los ARNm homólogos en hongos patógenos. Aunque este silenciamiento de genes inducido por el huésped está bien documentado, los mecanismos moleculares por los cuales los ARN pueden moverse desde el citoplasma de las células vegetales a través de la membrana plasmática de las células tanto del huésped como de los hongos no se conocen bien. La evidencia circunstancial sugiere que esta transferencia de ARN puede ocurrir muy temprano en el proceso de infección, antes de la alteración de la pared celular del huésped, lo que sugiere que los ARN silenciadores pueden secretarse en la superficie de la hoja. Para evaluar si las plantas de Arabidopsis tienen un mecanismo para secretar ARN en la superficie de la hoja, desarrollamos un protocolo para aislar el ARN de la superficie de la hoja por separado del ARN intercelular (apoplásico). Este protocolo produjo abundante ARN en la superficie de la hoja que exhibía un patrón de bandas de ARN diferente al del ARN apoplásico, lo que sugiere que puede secretarse directamente sobre la superficie de la hoja”, dice el científico.
El equipo de investigación descubrió que hay muchos ARN en la superficie de las hojas que son sorprendentemente estables. Los datos presentados sugieren que esta estabilidad puede estar relacionada con la capacidad del ARN para formar condensados con polisacáridos como la pectina.
Al descubrir que las hojas de las plantas están recubiertas de ARN, este trabajo muestra que los microbios que colonizan las superficies de las hojas están expuestos al ARN de las plantas y probablemente interactúan con ese ARN. A su vez, esto probablemente influya en la expresión genética de estos microbios, lo que podría influir en qué microbios prosperan en las superficies de las hojas.
“La manipulación de comunidades microbianas por parte del ARN del medio ambiente probablemente ocurre en nuestros propios intestinos, y el ARN es secretado por nuestras células epiteliales intestinales. También es posible que el ARN de la superficie de las hojas, como la de la lechuga, pueda influir en nuestros propios microbiomas intestinales”, concluyó Innes.
Otras contribuciones al artículo incluyeron a Megha Hastantram Sampangi-Ramaiah y Hana Zand Karimi del Departamento de Biología de la Universidad de Indiana, Patricia Baldrich y Blake K. Meyers de la Universidad de California, Davis, y Madison McGregor del Centro de Ciencias Vegetales Donald Danforth.
Fuente: Universidad de Indiana
