Las plantas alteran las células para combatir enfermedades.

Las plantas atacadas por bacterias, virus y otros patógenos pueden defenderse cambiando sus proteínas dentro de sus células. Es más o menos como una fábrica de tractores que, en tiempos de guerra, cambia la línea de montaje para producir armas. La idea es conocida, pero recién ahora estamos empezando a entender el proceso, a través del trabajo realizado en la Universidad de Duke, Carolina del Norte, Estados Unidos.

A diferencia de los animales, que tienen células inmunes especializadas que viajan a través del torrente sanguíneo hasta el sitio de la infección, cuando una planta detecta una invasión microbiana, realiza cambios dentro de las células. Cada célula tiene que ser capaz de resistir y luchar, cambiando su composición al modo batalla. La profesora Dong Xinnian, de Duke, dirige el equipo que ha estado ensamblando las piezas para entender cómo lo hacen. Ahora se revelan los principales componentes de las células vegetales que reprograman su sistema de producción de proteínas para combatir enfermedades.

Cada año, alrededor del 15% de la producción agrícola se pierde debido a enfermedades bacterianas y fúngicas, lo que representa pérdidas de alrededor de 220 mil millones de dólares. Las plantas dependen de su sistema inmunológico para ayudarlas a luchar, explica Dong. Bajo ataque, las plantas cambian sus prioridades del crecimiento a la defensa. Luego, las células comienzan a sintetizar nuevas proteínas y suprimen la producción de otras. Una vez que cesa el ataque, al cabo de unas horas todo vuelve a la normalidad.

Las decenas de miles de proteínas producidas en las células realizan muchas funciones: catalizar reacciones, servir como mensajeros químicos, reconocer sustancias extrañas y mover materiales hacia adentro y hacia afuera. Para construir una proteína específica, las instrucciones genéticas contenidas en el ADN empaquetado dentro del núcleo celular se transcriben en una molécula mensajera llamada ARNm. Esta cadena de ARNm luego pasa al citoplasma, donde una estructura llamada ribosoma “lee” el mensaje y lo traduce en una proteína.

Dong y su equipo ya sabían que cuando una planta está infectada, ciertas moléculas de ARNm se traducen en proteínas más rápidamente que otras. Lo que estas moléculas de ARNm tienen en común, descubrieron los investigadores, es una región en el extremo frontal de la cadena de ARN con letras recurrentes en su código genético, donde las bases de nucleótidos adenina y guanina se repiten varias veces.

Ahora, en un nuevo estudio publicado en la revista Cell, los colegas de Dong muestran cómo esta región trabaja con otras estructuras dentro de la célula para activar la producción de proteínas en “tiempos de guerra”. Demostraron que cuando las plantas detectan el ataque de un patógeno, se eliminan las señales moleculares que señalan el punto de partida habitual para que los ribosomas aterricen y lean el ARNm, lo que impide que la célula produzca sus proteínas típicas en tiempos de paz.

En cambio, los ribosomas evitan el punto de partida habitual para la traducción, utilizando la región de As y G recurrentes dentro de la molécula de ARN para anclarse, y comienzan a leer desde allí. “Básicamente toman un atajo”, dijo Dong. Para las plantas, combatir las infecciones es un acto de equilibrio, explica. Asignar más recursos a la defensa significa recortes en la fotosíntesis y otras actividades en el negocio de la vida. La producción de demasiadas proteínas de defensa puede crear daños colaterales: las plantas con un sistema inmunológico hiperactivo sufren un retraso en el crecimiento.

Al comprender cómo las plantas logran este equilibrio, dijo Dong, los científicos esperan encontrar nuevas formas de diseñar cultivos resistentes a las enfermedades sin comprometer el rendimiento. El equipo de Dong hizo la mayoría de sus experimentos en una planta parecida a la mostaza llamada Arabidopsis thaliana. Pero se han encontrado secuencias de ARNm similares en otros organismos, incluidas moscas de la fruta, ratones y humanos, por lo que pueden desempeñar un papel más amplio en el control de la síntesis de proteínas en plantas y animales, dijo Dong.

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