Investigadores de la Universidad de Tohoku han descubierto que las plantas activan la autofagia en sus células de la hoja para derivar aminoácidos que se utilizan para la supervivencia en condiciones de "hambre" carentes de energía. Los resultados muestran que la utilización de aminoácidos en las plantas puede controlarse mediante la manipulación deautofagia
Las plantas usan la energía solar para crecer a través de un proceso conocido como fotosíntesis. Las reacciones de fotosíntesis ocurren en los cloroplastos, que son los compartimentos intracelulares en los órganos verdes, principalmente en las hojas. En la naturaleza, las plantas no pueden obtener suficiente energía solar cuando las plantas vecinas los protegen delSol. Bajo los campos agrícolas, la luz solar insuficiente debido a un clima inusual, o desastres naturales como inundaciones, inhibe fuertemente la adquisición de energía en las plantas de cultivo. Por lo tanto, muchos investigadores están interesados en cómo las plantas hacen frente a su "hambre" debido a la escasez de energía solar..
Los doctores Masanori Izumi y Hiroyuki Ishida de la Universidad de Tohoku habían demostrado previamente que los cloroplastos de las plantas se digieren activamente a través de un proceso de autofagia durante la inanición energética. La autofagia es el proceso de "autoalimentación" de consumir la porción de proteínas intracelulares en las células deeucariotas como levaduras, humanos y plantas. El grupo de investigación se centró en el papel preciso de la autofagia dirigida al cloroplasto en la estrategia de supervivencia de la planta bajo estrés de baja energía ". Presumimos que la autofagia asociada al cloroplasto está estrechamente relacionada con el metabolismo de los aminoácidos enplantas hambrientas de energía ", dijo Izumi.
Según el estudio, cuando una planta de berro conocida como Arabidopsis thaliana está expuesto al estrés por hambre a medida que las plantas se transfieren a la oscuridad completa y pueden continuar creciendo durante varios días; la digestión autofágica de las proteínas cloroplastos se activa rápidamente y los niveles de aminoácidos aumentan. Esta respuesta durante la etapa temprana del estrés por hambre se suprime en elplantas mutantes que carecen de maquinaria de autofagia.
El grupo también encontró que los niveles de aminoácidos de cadena ramificada BCAA: valina, leucina, isoleucina aumentan especialmente en el tipo salvaje Arabidopsis ; por el contrario, el aumento de los BCAA está fuertemente comprometido en los mutantes de la autofagia ". Los mutantes que carecen de las enzimas necesarias para la reutilización de los BCAA como fuente de energía también mostraron una tolerancia reducida al estrés por hambre: esperamos que la autofagia y la reutilización de BCAAlas vías cooperan en las plantas para superar ese estrés ", explicó Izumi.
El reciclaje de aminoácidos es importante en la productividad de los cultivos, ya que los aminoácidos derivados de la descomposición de proteínas se movilizan y almacenan en semillas en cultivos de cereales antes de la cosecha. Los resultados actuales muestran la posibilidad de que la manipulación de la autofagia permita a las plantas modificar su uso de aminoácidosLos investigadores creen que una mayor aclaración de los mecanismos de regulación de la autofagia del cloroplasto podría proporcionar nuevas vías para mejorar la calidad o la productividad en el cultivo de cereales.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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