Las plantas de tomate poseen un sofisticado sistema para protegerse contra los herbívoros: el péptido señalizador Systemin desencadena una cascada de respuestas de defensa de la planta.
por la Universidad de Hohenheim
Un equipo de investigación de la Universidad de Tubinga y la Universidad de Hohenheim en Stuttgart ha descubierto que las plantas de tomate poseen un antagonista natural de la sistemina, previamente desconocido, llamado antiSys. AntiSys evita que el sistema de defensa reaccione de forma exagerada, lo que, de otro modo, interferiría con el crecimiento y la reproducción de las plantas.
Este descubrimiento amplía nuestra comprensión de la inmunidad vegetal y demuestra que no solo las señales de defensa, sino también sus antagonistas naturales, son cruciales para equilibrar el crecimiento y la defensa. Los resultados se han publicado en Cell .
Las plantas solanáceas, como los tomates, poseen un sistema de defensa excepcionalmente desarrollado que las protege de plagas y patógenos. La molécula señalizadora sistemina desempeña un papel fundamental en este proceso. Cuando, por ejemplo, los insectos causan daños al alimentarse, la sistemina desencadena reacciones de defensa celular. La planta produce entonces sustancias que dañan específicamente el sistema digestivo de sus atacantes, impidiéndoles utilizar los nutrientes ingeridos.
Sin embargo, al igual que el sistema inmunitario humano , la activación constante o descontrolada es peligrosa y puede comprometer gravemente el crecimiento y el desarrollo normales.
AntiSys bloquea el receptor de sistemina
El equipo de investigación ha descubierto un antagonista de la sistemina previamente desconocido: el péptido antiSys. Esta pequeña proteína se asemeja a la sistemina en su estructura, pero actúa como inhibidor del receptor de sistemina SYR1, altamente sensible.
«AntiSys se une al mismo receptor que la Systemina, pero sin activarlo. Dado que antiSys predomina en plantas sanas, ocupa el receptor y, de este modo, mantiene el sistema inmunitario inactivo», explica el profesor Andreas Schaller, de la Universidad de Hohenheim.
Sin embargo, cuando la planta es atacada por insectos, se forma y libera sistemina en grandes cantidades. Esto provoca un desplazamiento competitivo en el receptor SYR1: la sistemina se une, el receptor se activa y se desencadenan las respuestas inmunitarias.
AntiSys mantiene las respuestas inmunes bajo control
La importancia de antiSys queda demostrada por las plantas que carecen de este péptido. Mediante la tecnología CRISPR/Cas9, los investigadores generaron mutantes que no producían antiSys. Estas plantas mostraron un crecimiento significativamente reducido, produjeron menos frutos y, en algunos casos, presentaron malformaciones drásticas.
«Estos efectos son consecuencia de la activación descontrolada del sistema inmunitario. Si falta el antagonista antiSys, incluso cantidades mínimas de Systemin son suficientes para activar el receptor e iniciar respuestas de defensa», explica el director del estudio, el profesor Georg Felix, del Centro de Biología Molecular de Plantas (ZMBP) de la Universidad de Tubinga.
«Sin embargo, si también eliminamos el receptor, las plantas permanecen sanas a pesar de la ausencia de antiSys».
Los tomates tienen varias sisteminas activadoras y antiSys.
Pero antiSys no fue el único hallazgo nuevo: «Durante mucho tiempo, se creyó que la Systemina era la única molécula de su tipo en las plantas solanáceas. Ahora hemos descubierto que, además del gen Systemina, existe todo un grupo de genes en el tomate que codifica cuatro péptidos estructuralmente similares (o sus proteínas precursoras)», afirma Lei Wang, quien hizo este descubrimiento como estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor Felix.
Tres de estos péptidos se asemejan a la sistemina en su actividad: también desencadenan respuestas inmunitarias. Solo el antiSys —y este es el aspecto más interesante— tiene exactamente la función opuesta: el antagonista suprime las respuestas inmunitarias.
Los investigadores también encontraron antiSys en cultivos solanáceos relacionados, como la berenjena, la papa y el pimiento, lo que indica una función importante conservada a lo largo de la evolución.
«Nuestro descubrimiento plantea la cuestión de si existen antagonistas similares también en otras especies de plantas y si podrían utilizarse específicamente para hacer que los cultivos sean más resistentes y, al mismo tiempo, mantengan un crecimiento vigoroso», afirma el profesor Felix.
Paralelismos con el sistema inmunológico humano
Los investigadores observan sorprendentes paralelismos con el sistema inmunitario humano, en el que antagonistas específicos reducen los efectos de las citocinas activadoras para mantener el equilibrio de las respuestas inflamatorias . Si el antagonista falta, el equilibrio se altera, lo que provoca enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide o enfermedades inflamatorias intestinales crónicas como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.
En los tomates, antiSys cumple esta función manteniendo el equilibrio entre la defensa y el crecimiento saludable. «Sin antiSys, el crecimiento y el desarrollo se ven alterados, de forma similar a una reacción inflamatoria crónica: el receptor se activa accidentalmente, lo que provoca respuestas inmunitarias incluso sin ataque de insectos», explica el profesor Felix.
Más información: Lei Wang et al., Un antagonista del receptor contrarresta múltiples fitocitocinas de la sistemina en el tomate, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.044
