Un equipo de investigadores dirigido por científicos de la Universidad de Bonn ha descubierto una base de comunicación en las células vegetales: la proteína 'MICU' controla la concentración de iones de calcio en las centrales de energía celular. Utilizando estas firmas químicas, las plantas regulan, porejemplo, la formación de órganos y reaccionar ante el estrés hídrico. Los resultados pueden utilizarse en el futuro para optimizar los cultivos agrícolas. La célula vegetal informa sobre los resultados en su edición actual.
Las plantas reaccionan a los estímulos de su entorno mediante respuestas específicas: si el agua disponible se vuelve limitante, frenan la evaporación de sus hojas. Si un patógeno ataca, se arman con armas químicas. Si un hongo del suelo desea colaborar con una raíz de la planta parabeneficio mutuo, ambos socios discuten sus deberes. "Todos estos ajustes precisos requieren una gran comunicación entre los compartimentos individuales de la célula vegetal", dice el Dr. Markus Schwarzlaender, investigador principal de un grupo Emmy Noether en el Instituto de Ciencia de Cultivos.y Conservación de Recursos en la Universidad de Bonn.
En cambio, cuando los diversos componentes de las células vegetales se comunican con otros, no usan palabras sino iones de calcio, es decir, átomos de calcio con carga positiva. "La información está codificada en las fluctuaciones de la concentración de calcio de los diversos compartimentos celulares", explicaDr. Schwarzlaender. ¿Cómo puede un solo ion contener y transducir tanta información? Esta es la pregunta que los científicos se han estado haciendo desde que se supo cómo varios compartimentos celulares 'chatean' entre sí.
La proteína 'MICU' es una estación central de retransmisión
El equipo del Dr. Schwarzlaender, junto con científicos de Italia, Francia, Inglaterra, Australia y el Instituto Max Planck para la Investigación de Fitomejoramiento en Colonia y la Universidad de Münster, ahora han arrojado luz sobre esta cuestión. Investigando las estaciones de energía celularmitocondrias de berro de talo Arabidopsis thaliana , los científicos descubrieron que la proteína 'MICU' cumple un papel central en el control de la concentración de iones de calcio en las mitocondrias.
"En los mamíferos, hay una proteína muy similar que también regula la concentración de iones de calcio", dice el Dr. Stephan Wagner del equipo que trabaja con el Dr. Schwarzlaender. Al igual que un turbocompresor, provoca que las mitocondrias de los mamíferos proporcionen más energíaLos científicos especularon que este podría ser un candidato interesante, pero se sorprendieron cuando descubrieron que la 'MICU' basada en plantas estrechamente relacionada era una estación central de retransmisión en el sistema de comunicación de Arabidopsis . "Las dos proteínas similares en animales y plantas han surgido evidentemente de un antepasado común pero a lo largo de milenios, han desarrollado características distintas", dice el Dr. Schwarzlaender.
Las centrales de energía celular fluorescentes proporcionan información
Al destruir el gen con el plano MICU en el Arabidopsis genoma, los investigadores pudieron explorar experimentalmente qué influencia tiene la proteína en la comunicación de calcio de las células vegetales. Equiparon a las mitocondrias con una proteína del sensor fluorescente. Utilizando las intensidades de fluorescencia variables del sensor, fue posible visualizar los cambiosen las concentraciones de calcio de las estaciones de energía celular en las plantas vivas. "Pudimos identificar una clara influencia en la comunicación de las mitocondrias", informa el Dr. Wagner. La eliminación del gen MICU resultó, entre otras consecuencias, en propiedades modificadasde la respiración celular.
"Con nuestros hallazgos, hemos establecido una base para influir en las señales de calcio en partes específicas de la célula vegetal", resume el Dr. Schwarzlaender. Desde Arabidopsis se considera que es un modelo experimental para las plantas en general, los hallazgos pueden ser utilizables en el futuro para optimizar los cultivos. Mirando hacia el futuro, los investigadores observan que si, por ejemplo, se podría enseñar a plantas específicas a aliarse con tierra fijadora de nitrógenobacterias a través de señales de calcio modificadas, se puede salvar una gran cantidad de fertilizante utilizado en la agricultura.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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