Cada año, las infecciones por hongos destruyen al menos 125 millones de toneladas de los cinco cultivos más importantes del mundo - arroz, trigo, maíz, soya y papas - una cantidad que podría alimentar a 600 millones de personas. Los hongos no son solo un problema en el campo,pero también producen grandes pérdidas en la etapa posterior a la cosecha: durante el almacenamiento del producto, el transporte o en manos del consumidor. Además, debe tenerse en cuenta que algunos hongos producen micotoxinas, sustancias capaces de causar enfermedades y la muerte tanto en humanos como en animales.fungicidas para tratar infecciones fúngicas, pero estos no siempre son 100% efectivos y, además, el consumidor demanda productos libres de pesticidas.
Al igual que los humanos, las plantas han desarrollado estrategias de defensa para protegerse contra los ataques de patógenos. Ahora, un equipo del Centro de Investigación en Genómica Agrícola CRAG, en España, descubrió que la regulación de la actividad proteica en la planta por el mecanismoconocido como SUMOylation es crucial para la protección de las plantas contra las infecciones por hongos.
El estudio, que acaba de ser publicado en la revista especializada planta molecular , es el resultado de una colaboración entre dos investigadores del CSIC en CRAG: Maria Lois, experta en regulación de proteínas, y María Coca, experta en respuestas inmunes de las plantas a la infección por patógenos. Como explica Maria Lois, "los resultados de esta investigación seránutilizado para desarrollar nuevas estrategias para la protección de cultivos contra la infección por hongos "
SUMOilación: difícil de estudiar pero esencial para los organismos vivos
la unión de la proteína SUMO a otras proteínas celulares SUMOylation es un proceso clave para muchas funciones celulares. Por ejemplo, en animales, algunos cánceres y enfermedades neurodegenerativas están asociadas a una SUMOylation defectuosa. En las plantas, se sabe que la conjugación SUMO regula la plantadesarrollo y sus respuestas al estrés ambiental.
Sin embargo, hasta ahora los roles de SUMOylation han sido difíciles de estudiar porque su inhibición completa causa la muerte de la planta en la etapa de semilla. Para superar estas limitaciones, el grupo de investigación de Maria Lois ha desarrollado una nueva herramienta para inhibir el SUMOylation solo parcialmente, por lo quela planta puede desarrollarse normalmente. Usando técnicas de ingeniería genética, los investigadores de CRAG introdujeron en la planta un pequeño fragmento de proteína que inhibe parcialmente la SUMOilación.
Plantas más susceptibles a las infecciones por hongos
Usando este nuevo enfoque, el equipo de CRAG descubrió que las plantas con SUMOilación comprometida mostraron una mayor susceptibilidad a las infecciones fúngicas necrotróficas por Botrytis cinerea y Plectosphaerella cucumerina . "Estos dos hongos causan la muerte de las plantas y se alimentan de los tejidos muertos. Botrytis cinerea es un hongo extendido geográficamente que infecta muchas especies de plantas. Es bien conocido por los viticultores porque produce la podredumbre noble y la podredumbre gris en las uvas para vino, lo que afecta la calidad del vino. Plectosphaerella cucumerina es un modelo de estudio, pero también es un importante patógeno de cultivos vegetales como el melón ", explica la investigadora del CSIC en CRAG, Maria Coca.
Además, los investigadores observaron que poco después de la infección por hongos, la SUMOilación de proteínas disminuyó en las plantas infectadas. Esta observación sugirió que los hongos necrotróficos reducen la SUMOilación de proteínas como mecanismo de patogenicidad. Por lo tanto, este estudio abre nuevas oportunidades para el desarrollo de nuevasestrategias para la protección de cultivos contra hongos patógenos, así como para el desarrollo de fungicidas más específicos
Una nueva estrategia útil para plantas y animales
La estrategia diseñada por el equipo de Maria Lois para inhibir parcialmente la SUMOilación ha sido clave en este estudio, pero se espera que sus aplicaciones vayan mucho más allá ". Este nuevo enfoque nos permitirá comprender mejor los procesos regulados por SUMOylation y,Lo más importante es que es una herramienta que se puede implementar fácilmente en plantas agronómicamente importantes, incluso en aquellas con alta complejidad genética, como el trigo ", explica Lois." Creemos que todavía hay muchas funciones importantes de SUMOylation para descubrir, y tenemosdiseñó una herramienta molecular que será útil en este sentido ", agrega el investigador.
De hecho, Maria Lois ya ha tomado medidas para transferir el conocimiento obtenido de los estudios de SUMOilación de su planta al campo de la salud humana. Estas actividades han sido apoyadas por el Consejo Europeo de Investigación ERC y por el Gobierno de Cataluña a través de los respectivos programasy Prueba de concepto y Llavor.
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Materiales proporcionado por Centro de Investigación en Genómica Agrícola . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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