Comex.bo - la herramienta primordial en Comercio Exterior
12 MARZO

AGROBIOTECNOLOGÍA

Biólogos estudian enzimas que ayudan al trigo a combatir hongos

Biólogos estudian enzimas que ayudan al trigo a combatir hongos

Científicos de IM Sechenov First Moscow State Medical University junto con sus colegas rusos estudiaron la reacción de las plantas de trigo al daño causado por hongos patógenos. Examinaron la activación de las enzimas involucradas en la muerte celular inducida en respuesta a la infección.



Los resultados de la investigación y la clasificación de enzimas se publicaron en el International Journal of Molecular Sciences.

La resistencia de las plantas a los microorganismos dañinos (patógenos) está determinada en gran medida por un conjunto de enzimas codificadas en el ADN, que participan en la muerte de las células infectadas y previenen la propagación de infecciones. Tales enzimas que proporcionan la descomposición de proteínas se llaman proteasas.

A pesar de la importancia del  en la agricultura y la ciencia, incluida la biotecnología, la reacción de estas plantas a los patógenos se describe solo en general (por ejemplo, en estos dos documentos), sin centrarse en proteínas específicas. La complejidad del estudio se refiere al hecho de que el trigo, como la mayoría de las otras plantas, es poliploide. Significa que cada célula tiene varios conjuntos de cromosomas. En el caso del trigo, se atribuye al hecho de que Tríticum aestívum (especies de trigo utilizadas en la agricultura) se cultivaron mediante cruzamiento de Triticum urartu, Aegilops tauschii y especies relacionadas. Como resultado, el genoma del trigo es complejo y contiene 107,000 genes, es decir, casi cinco veces más que un genoma humano.

El trigo está expuesto a varios patógenos (bacterias, virus, hongos), nematodos (gusanos redondos) e insectos. Algunos de ellos parasitan las células de las plantas vivas, disminuyendo su crecimiento (patógenos biotróficos), otros se alimentan del contenido celular que lleva a su muerte (patógenos necrotróficos).

Los científicos utilizaron dos patógenos: un patógeno biotrófico (Puccinia recondita), que causa la roya de la hoja de trigo, y un patógeno necrotrófico (Stagonospora nodorum) que daña las hojas, las cabezas y los granos. Los biólogos estudiaron los cultivares de trigo "Khakasskaya" y "Daria" para averiguar el impacto de la infección por hongos en las plantas. Utilizaron un método específico que combina y espectroscopia de masas. La cromatografía líquida es una técnica utilizada para identificar una mezcla de sustancias que pasan en un flujo de líquido a través de un tubo lleno de sorbente. Debido al hecho de que las sustancias se absorben en diversos grados, la mezcla se divide en componentes. La espectrometría de masas es una técnica que ioniza átomos neutros y moléculas en iones cargados en función de su relación masa-carga. Esto hace posible determinar con precisión incluso compuestos orgánicos complejos.

En total, los científicos descubrieron 1,544 enzimas que pertenecen a cinco tipos catalíticos de proteasas: serina, cisteína, aspártica, treonina y metaloproteasas. Determinaron que la proporción de proteasa común en diferentes cultivares de plantas es más baja de lo esperado (alrededor del 60 % frente al 79.3 %). Sin embargo, las diferencias (alrededor del 40 %) se dividen casi por igual entre varios tipos de proteasas, lo que indica que es probable que estas enzimas se sustituyan entre sí.

El estudio de las proteasas ayudó a predecir sitios específicos en sus estructuras. El proceso de hidrólisis en tales regiones puede activarse en el curso de cascadas proteolíticas. Esta reacción en cadena permite que un organismo active rápidamente muchas enzimas que lo ayudan a combatir infecciones.

"Hemos descubierto sobre todo que la activación de proteasas encontradas en plantas infectadas no involucra enzimas con actividades similares a caspasas o metacaspase. Aunque antes se asumió que tales proteasas inician la activación de la cascada proteolítica, que conduce a la muerte celular del organismo. "Concluimos que algunas otras proteasas únicas podrían estar involucradas en la respuesta temprana del trigo a la infección con patógenos tanto biotróficos como necrotróficos. Seguramente, este resultado debe confirmarse experimentalmente utilizando métodos alternativos", dijo el Prof. Andrey Zamyatnin, Director del Instituto de Medicina Molecular. (Universidad de Sechenov), coautor del artículo.

El estudio detallado de las enzimas permitió aclarar su clasificación. Los científicos han descrito homólogos (las proteínas más similares) para enzimas de varios grupos, y han clarificado la posición de estas enzimas en un árbol filogenético (muestra distancias evolutivas entre proteínas). Por ejemplo, los científicos han determinado que las proteasas de aspartato que pertenecen a diferentes tipos difieren hasta tal punto que pueden no estar relacionadas, pero que han adquirido funciones similares de manera independiente.

El estudio también ayudó a aclarar ideas sobre mecanismos específicos para desencadenar la muerte celular en las plantas. Se sabe que uno de los principales reguladores de la apoptosis en los animales son las caspasas: enzimas proteolíticas que inician la destrucción de las células en elementos separados. Algunas caspasas de animales introducen divisiones en otros y, por lo tanto, envían una señal de que es hora de comenzar la muerte celular.

"El descubrimiento de la muerte celular programada comúnmente llamada apoptosis (en griego desprendimiento) no solo fue otorgado por el premio Nobel, sino que también determinó la agenda científica de un número significativo de equipos de investigación durante las próximas décadas. A partir del siglo, quedó claro que, a pesar del fenómeno de la muerte celular programada, las plantas no tienen caspasas. Sin embargo, se descubrió que las  tienen otras enzimas con actividades similares a las caspasas. Lo más probable es que, al igual que en los animales, ejecutan procesos de muerte celular en  de plantas. Sin embargo, nuestro estudio ha mostrado que entre  activadores de muerte en el trigo no son enzimas que no tienen actividad caspasa. Se confirma una vez más la existencia de diferentes mecanismos de programación través de organismos eucarióticos", concluyó el Prof. Zamyatnin.

Más información: Anastasia Balakireva et al, Proteomics Analysis revela que las actividades similares a caspasa y metacaspase son indispensables para la activación de proteasas involucradas en la respuesta temprana al estrés biótico en Triticum aestivum L., International Journal of Molecular Sciences (2018). DOI: 10.3390 / ijms19123991

Traducción: Cecilia González P.

Publicado: 12 de marzo de 2019

Fuente: Phys.org

Atrás

También puede interesarte leer


´ Comex.bo - la herramienta primordial en Comercio Exterior

DESCARGUE GRATIS