El mildiú polvoroso es una enfermedad fúngica destructiva de la cebada que puede provocar pérdidas de hasta un 40 % en los cultivos.
por Mia von Scheven, Sociedad Max Planck
Para protegerse del mildiú polvoroso, la cebada ha desarrollado una serie de receptores inmunitarios que reconocen las proteínas del mildiú polvoroso específicas de cada cepa, conocidas como efectores.
Este evento de reconocimiento confiere resistencia, por lo que los conocimientos obtenidos de un estudio de esta interacción podrían ser aprovechados por los científicos para hacer que la cebada y sus especies hermanas, como el trigo, sean más resistentes a esta costosa enfermedad.
Ahora, utilizando tecnología de vanguardia, científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Mejoramiento Vegetal (MPIPZ) en Colonia, Alemania, han logrado determinar la estructura formada por un receptor inmunitario, llamado MLA13, en complejo con su efector fúngico correspondiente, AVRA13-1. Sus hallazgos se publican en la revista EMBO .
Los investigadores, dirigidos por Paul Schulze-Lefert del MPIPZ, Elmar Behrmann de la Universidad de Colonia y Jijie Chai de la Universidad Westlake de Hangzhou (China), emplearon la técnica de microscopía electrónica criogénica (crio-EM). En la crio-EM, las muestras se enfrían a temperaturas criogénicas y las estructuras de los especímenes biológicos, como las proteínas, se preservan mediante su incrustación en una forma amorfo de hielo.
La estructura resultante con resolución atómica revela cómo el receptor inmune de la planta y el efector fúngico interactúan entre sí, así como la estructura adoptada por el efector fúngico.
Estos hallazgos permitieron al primer autor, Aaron W. Lawson, diseñar una nueva versión de otro receptor inmunitario , el MLA7, que reconoce un efector llamado AVR A7 . Las secuencias de los receptores inmunitarios MLA son muy similares entre sí, al igual que las de MLA7 y MLA13.
Lawson y sus coautores se preguntaron si, basándose en la estructura MLA13-AVR A13-1 , podrían modificar la especificidad de reconocimiento de MLA7. De hecho, modificando tan solo un aminoácido en la secuencia proteica de MLA7, lograron diseñar una nueva versión de MLA7 que ahora reconoce AVR A13-1 , conservando su reconocimiento de AVR A7 .
El fitomejoramiento tradicionalmente implica cruces minuciosos y laboriosos para obtener plantas con la combinación deseada de diferentes atributos. Sin embargo, el hongo que causa el oídio en la cebada se diversifica con gran rapidez, lo que significa que las técnicas tradicionales de fitomejoramiento no pueden seguir el ritmo de la aparición de nuevas y virulentas variantes fúngicas.
Al mostrar cómo los receptores inmunes pueden diseñarse para cambiar o expandir su especificidad (un método mucho más preciso y rápido que el mejoramiento tradicional), los hallazgos de los autores muestran cómo la edición genética guiada por la estructura de dichos receptores podría ser una herramienta viable para proteger la cebada de enfermedades y garantizar la seguridad alimentaria.
Los genes que codifican los receptores inmunitarios MLA evolucionaron en un ancestro común de una familia de gramíneas que incluye las especies hermanas cebada , trigo, avena y centeno, y se encuentran en cada uno de estos cereales. Dado que los receptores inmunitarios MLA también pueden conferir inmunidad a otros patógenos microbianos, como los hongos de la roya y el tizón del arroz, los receptores MLA modificados genéticamente tienen el potencial de proteger estos cultivos básicos de múltiples enfermedades de relevancia económica.
Más información: Aaron W. Lawson et al., El heterodímero MLA13-AVRA13 de la cebada revela principios para el reconocimiento por inmunorreceptores de efectores del oídio similares a la ARNasa, The EMBO Journal (2025). DOI: 10.1038/s44318-025-00373-9
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