Pais: Países bajos

Fecha: 07 de Octubre del 2021

La molécula microbiana que convierte a las plantas en zombis por WUR, Países bajos

Un mecanismo de manipulación recientemente descubierto utilizado por bacterias parásitas para ralentizar el envejecimiento de las plantas puede ofrecer nuevas formas de proteger los cultivos alimentarios amenazados por enfermedades. Los parásitos manipulan los organismos de los que viven para satisfacer sus necesidades, a veces de manera drástica. Cuando están bajo el hechizo de un parásito, algunas plantas sufren cambios tan extensos que se las describe como "zombis". Dejan de reproducirse y sirven solo como hábitat y hospedadores de los patógenos parásitos. Hasta ahora, ha habido poca comprensión de cómo sucede esto a nivel molecular y mecanicista.

La investigación de un equipo internacional de investigadores, incluida la Universidad e Investigación de Wageningen, publicada en Cell , ha identificado una molécula de manipulación producida por la bacteria Phytoplasma para secuestrar el desarrollo de las plantas. Cuando está dentro de una planta, esta proteína hace que se descompongan los reguladores clave del crecimiento, lo que desencadena un crecimiento anormal.

Plantas zombis y escobas de bruja

Las bacterias del fitoplasma pertenecen a un grupo de microbios que son conocidos por su capacidad para reprogramar el desarrollo de sus plantas hospedantes. Este grupo de bacterias es a menudo responsable de las 'escobas de bruja' que se ven en los árboles, donde un número excesivo de ramas crecen juntas.

Estas excrecencias tupidas son el resultado de que la planta está atascada en un estado vegetativo "zombi", incapaz de reproducirse y, por lo tanto, progresa a un estado "eternamente joven".

Las bacterias del fitoplasma también pueden causar enfermedades devastadoras en los cultivos, como el Aster Yellow, que causa pérdidas significativas de rendimiento en cultivos de granos y hojas como lechuga, zanahoria y cereales.

"La identificación de la molécula de manipulación proporciona nuevos conocimientos que pueden ayudar a los fitomejoradores a desarrollar cultivos con resistencia sostenible a los fitoplasmas", dijo el profesor Richard Immink, investigador del Laboratorio de Biología Molecular de WUR y que participó en el estudio. La profesora Saskia Hogenhout, autora correspondiente del estudio, dijo: "Los fitoplasmas son un ejemplo espectacular de cómo el alcance de los genes puede extenderse más allá de los organismos para impactar los entornos circundantes".

Papelera molecular

Los nuevos hallazgos muestran cómo la proteína bacteriana conocida como SAP05 manipula las plantas aprovechando parte de la propia maquinaria molecular del huésped.

Esta maquinaria, llamada proteasoma, generalmente descompone las proteínas que ya no se necesitan dentro de las células vegetales. SAP05 secuestra este proceso, lo que hace que las proteínas vegetales que son importantes para regular el crecimiento y el desarrollo sean arrojadas de manera efectiva a un centro de reciclaje molecular.

Sin estas proteínas, el desarrollo de la planta se reprograma para favorecer a las bacterias, lo que desencadena el crecimiento de múltiples brotes y tejidos vegetativos y detiene el envejecimiento de la planta.

Papel de la proteína bacteriana expuesto en detalle

A través de experimentos genéticos y bioquímicos en la planta modelo Arabidopsis thaliana , el equipo descubrió en detalle el papel de SAP05.

Curiosamente, SAP05 se une directamente tanto a las proteínas de desarrollo de las plantas como al proteasoma. La unión directa es una forma recién descubierta de degradar proteínas. Por lo general, las proteínas que son degradadas por el proteasoma se etiquetan con una molécula llamada ubiquitina de antemano, pero este no es el caso aquí.

Las proteínas del desarrollo de las plantas a las que se dirige SAP05 son similares a las proteínas que también se encuentran en los animales. El equipo tenía curiosidad por ver si SAP05, por lo tanto, también afecta a los insectos que transportan la bacteria de una planta a otra. Descubrieron que la estructura de estas proteínas del huésped en los animales difiere lo suficiente como para que no interactúen con SAP05 y, por lo tanto, no afecte a los insectos.

Resistencia a los fitoplasmas

Sin embargo, esta investigación permitió al equipo identificar solo dos aminoácidos en la unidad de proteasoma que se necesitan para interactuar con SAP05. Su investigación mostró que si las proteínas vegetales se cambian para tener los dos aminoácidos que se encuentran en la proteína del insecto, SAP05 ya no las degrada, lo que evita el crecimiento anormal de la 'escoba de bruja'.

Este hallazgo ofrece la posibilidad de ajustar solo estos dos aminoácidos en los cultivos, por ejemplo, utilizando tecnologías de edición de genes, para proporcionar una resistencia duradera a los fitoplasmas y los efectos de SAP05.

Colaboración internacional

Esta investigación es parte de una colaboración internacional con el Centro John Innes y el Laboratorio Sainsbury en Norwich y Academia Sinica en Taiwán. El proyecto fue apoyado por Human Frontier Science Program.

Traducido del inglés.

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