Bacterias parásitas aplican un mecanismo de manipulación
para retrasar el envejecimiento de las plantas que podría ofrecer nuevas
formas de proteger los cultivos amenazados por enfermedades.
Los parásitos manipulan los organismos de los que viven para
adaptarlos a sus necesidades, a veces de forma drástica. En el caso de algunas
plantas, cuando están bajo el efecto de un parásito sufren cambios tan amplios que se las describe como "zombies",
explica el estudio. Dejan de reproducirse y sólo sirven de hábitat y huésped
para los patógenos parasitarios.
Hasta ahora, no se sabía muy bien cómo sucedía esto a nivel
molecular y mecánico, pero una investigación del grupo Hogenhout del Centro
John Innes y sus colaboradores, en Reino Unido, publicada en la revista 'Cell',
ha identificado una molécula manipuladora producida por la bacteria
'Phytoplasma' para secuestrar el desarrollo de la planta.
Cuando está dentro de una planta, esta proteína hace que se
descompongan reguladores clave del crecimiento, lo que desencadena un
crecimiento anormal.
¿Qué son las bacterias que vuelven a las plantas zombies?
Las bacterias 'Phytoplasma' pertenecen a un grupo de
microbios famosos por su capacidad para reprogramar el desarrollo de sus
plantas huésped. Este grupo de bacterias suele ser responsable de las
"escobas de bruja" que se ven en los árboles, donde un número
excesivo de ramas crecen juntas.
Estos brotes tupidos son el resultado de que la planta está
atrapada en un estado vegetativo "zombie", incapaz de reproducirse y,
por tanto, de progresar a un estado de "juventud eterna".
La bacteria del también puede causar enfermedades
devastadoras en los cultivos, como el amarillo del aster, que provoca
importantes pérdidas de rendimiento en cultivos de grano y de hoja, como la
lechuga, la zanahoria y los cereales.
La profesora Saskia Hogenhout, autora correspondiente del
estudio, explica que "los fitoplasmas son un ejemplo espectacular de cómo
el alcance de los genes puede extenderse más allá de los organismos para
impactar en los entornos circundantes".
"Nuestros descubrimientos arrojan nueva luz sobre un
mecanismo molecular que está detrás de este fenotipo ampliado y que podría
ayudar a resolver un problema importante para la producción de alimentos
--añade en un comunicado--. Destacamos una estrategia prometedora para la
ingeniería de plantas con el fin de lograr un nivel de resistencia duradera de
los cultivos a los fitoplasmas".
¿Cómo se convierten en 'zombies' las plantas?
Los nuevos hallazgos muestran cómo la proteína bacteriana
conocida como SAP05 manipula las plantas aprovechando parte de la maquinaria
molecular del propio huésped.
Esta maquinaria, denominada proteasoma, suele descomponer
las proteínas que ya no son necesarias dentro de las células vegetales. El
SAP05 secuestra este proceso, haciendo que las proteínas de las plantas que son
importantes para regular el crecimiento y el desarrollo sean arrojadas a un
centro de reciclaje molecular.
Sin estas proteínas, el desarrollo de la planta se
reprograma para favorecer a la bacteria, lo que desencadena el crecimiento de
múltiples brotes y tejidos vegetativos y pone en pausa el envejecimiento de la
planta.
Mediante experimentos genéticos y bioquímicos en la planta
modelo 'Arabidopsis thaliana', el equipo descubrió en detalle el papel de
SAP05.
Curiosamente, SAP05 se une directamente a las proteínas del
desarrollo de la planta y al proteasoma. La unión directa es una forma recién
descubierta de degradar las proteínas. Normalmente, las proteínas que son
degradadas por el proteasoma son marcadas con una molécula llamada ubiquitina
de antemano, pero este no es el caso.
Las proteínas del desarrollo vegetal a las que se dirige el
SAP05 son similares a las proteínas que también se encuentran en los animales.
El equipo tenía curiosidad por ver si SAP05 afectaba también a los insectos que
transportan la bacteria de una planta a otra. Descubrieron que la estructura de
estas proteínas del huésped en los animales difiere lo suficiente como para que
no interactúen con SAP05, por lo que no afecta a los insectos.
Sin embargo, esta investigación permitió al equipo señalar
sólo dos aminoácidos en la unidad del proteasoma que son necesarios para
interactuar con SAP05. Su investigación demostró que si se cambian las
proteínas de la planta para que tengan los dos aminoácidos que se encuentran en
la proteína del insecto, ya no son degradadas por SAP05, evitando el
crecimiento anormal de la "escoba de bruja".
Este hallazgo ofrece la posibilidad de modificar sólo estos
dos aminoácidos en los cultivos, por ejemplo mediante tecnologías de edición
genética, para proporcionar una resistencia duradera a los fitoplasmas y a los
efectos del SAP05.
