Un estudio de interacción proteína-proteína basado en la proteómica ha conducido al descubrimiento de proteínas que interactúan con un receptor de leguminosas que median la transducción de señales desde la membrana plasmática al núcleo. Esto muestra cómo las señales simbióticas de las bacterias simbióticas se transmiten tras la percepción, en última instanciaque conducen a su alojamiento dentro de la planta anfitriona.
Las legumbres son de gran importancia agrícola principalmente debido a su capacidad para establecer una relación simbiótica con bacterias fijadoras de nitrógeno conocidas como rizobia. Una comprensión más profunda de la fijación biológica de nitrógeno BNF y la posterior transferencia de este conocimiento a las plantas de cultivo nos permitiría evitarel uso de fertilizantes y cultivos sostenibles. Además, la transferencia exitosa de BNF a cultivos no leguminosos beneficiaría especialmente a los pequeños agricultores que luego pueden aumentar el rendimiento de los cultivos sin enfrentar restricciones de efectivo asociadas con la compra de fertilizantes inorgánicos.
Para contribuir a este objetivo, los miembros del grupo de Biología Molecular de Plantas en la Universidad de Aarhus, dirigido por el Profesor Jens Stougaard, han dedicado su investigación a comprender la simbiosis rizobial-leguminosa. En 2003, el grupo identificó el factor de Nodulación Nod localizado en la membrana plasmática.receptores 1 y 5 NFR1 y NFR5 responsables del reconocimiento de simbiontes compatibles; los factores Nod son moléculas de señalización simbióticas que varían en estructura dependiendo de la especie de rizobio. Usando un mecanismo de bloqueo estricto receptores del factor Nod y clave factor Nod,solo los rizobios compatibles pueden ingresar a la planta, mientras que las bacterias incompatibles no podrán infectar y colonizar los nódulos de la raíz.
Un avance tras 15 años de investigación
Durante más de 15 años, los componentes involucrados en la transmisión directa de señales del factor Nod aguas abajo de los receptores del factor Nod han permanecido esquivos, lo que limita la comprensión de los investigadores de cómo estos receptores del factor Nod conducen finalmente a cambios en la estructura del vello radicular y a la formación de nuevos órganos nódulos requerido para la entrada y acomodación de rizobios. Finalmente se logró un gran avance utilizando un enfoque elegante de Proteómica y aprovechando la experiencia de colegas del grupo de investigación de Cyril Zipfel The Sainsbury Laboratory, Reino Unido que constantemente han desentrañado nuevos jugadores en la señalización de defensa de plantas.
El trabajo publicado en el PNAS la revista describe cómo los investigadores buscaron interactores que usaban NFR5 como cebo. Similar a los procesos de señalización involucrados en la defensa de las plantas, el crecimiento vegetativo y reproductivo, observaron que una quinasa citoplasmática similar al receptor es fundamental para transducir señales aguas abajo de los receptores después de la percepción del ligandoen señalización de simbiosis. Los investigadores llamaron a esta quinasa citoplasmática que interactúa con NFR5 quinasa citoplasmática 4 NiCK4. Ellos plantean la hipótesis de que sobre la percepción del factor Nod, una cascada de fosforilación que involucra NiCK4, NFR1 y NFR5 da como resultado la localización de NiCK4 en el núcleo donde varios componentes críticos de simbiosis de leguminosasestán presentes, y posteriormente promueven la formación de nódulos utilizados para albergar rizobios compatibles.
El factor Nod y el movimiento desencadenado por el receptor del factor Nod de NiCK4 desde la membrana plasmática al núcleo son datos muy interesantes, ya que las oscilaciones de calcio en el núcleo son un sello distintivo de la señalización de simbiosis en las legumbres. Después de este descubrimiento, el equipo de investigación espera reunir yconectar más componentes de señalización de simbiosis. Una comprensión profunda de todos los componentes involucrados en la vía de señalización de simbiosis es crucial para la transferencia exitosa de BNF a cultivos no leguminosos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aarhus . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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