Descubren un nuevo mecanismo para la reproducción vegetal

El desarrollo de las plantas depende de una compleja integración de estímulos endógenos y ambientales. De manera reciente, un estudio publicado en la revista Science, en el que colaboran Omar Homero Pantoja Ayala y Paul Rosas Santiago, investigadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), pone en descubierto un nuevo mecanismo para la reproducción vegetal.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Omar Homero Pantoja Ayala, doctor en ciencias por la Universidad de Stirling, Escocia, detalló que esta investigación, dirigida por la Universidad de Maryland, Estados Unidos, y el Instituto Gulbenkian de Ciência de Portugal, y en el que colaboró la UNAM, explica un nuevo modelo por el cual las proteínas cornichon —presentes en hongos, plantas y animales— tienen una participación importante en el desarrollo del tubo polínico.

Y es que las proteínas cornichon ayudan a los receptores de glutamato de las plantas a actuar como válvulas que administran la concentración de los iones de calcio dentro de las células. En investigaciones previas, el doctor José Feijó, investigador de la Universidad de Maryland y autor principal de este estudio, demostró que las concentraciones de iones de calcio (Ca²⁺) regulan múltiples procesos fisiológicos de las plantas como el estrés, la fertilización, la interacción con agentes infecciosos. Pero, además, son indispensables en el crecimiento y función del tubo polínico.

Los receptores de glutamato, por su parte, son proteínas muy parecidas a las presentes en las células del sistema nervioso central de los animales y que cumplen un papel en diversas enfermedades neurodegenerativas. Para el caso de las plantas, estos, en colaboración con las proteínas cornichon, forman una red de comunicación importante durante el desarrollo del tubo polínico.

“Concluimos que las proteínas cornichon son esenciales para clasificar, transportar y localizar correctamente a los receptores de glutamato en las membranas de las células de las plantas. También regulan la cantidad y actividad de los receptores de glutamato, que deriva en el establecimiento y mantenimiento de los gradientes de calcio necesarios para el crecimiento del tubo polínico, en particular. La interacción entre estos dos tipos de proteínas estimula la actividad de canal iónico de los receptores de glutamato”, dice parte de la investigación.

Para lograr estas conclusiones, el equipo de investigación utilizó células de polen de la planta Arabidopsis thaliana —considerada como una de las especies vegetales más estudiadas en los laboratorios de diversas partes del mundo, con el interés de discernir los secretos que hay detrás de su desarrollo—. Los investigadores utilizaron una variedad de técnicas como la generación y caracterización de mutantes de A. thaliana, microscopía de fluorescencia, complementación de la fluorescencia (BiFC, por sus siglas en inglés), el sistema de la ubiquitina dividida (mbSUS) para identificar interacciones proteína/proteína a nivel de membrana y electrofisiología para caracterizar la actividad de canal iónico de los receptores de glutamato.

En el Departamento de Biología Molecular de Plantas del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, el grupo de Omar Pantoja estudia las funciones de las proteínas cornichon en plantas, levaduras y musgos. Como pionero en la identificación de dichas proteínas, específicamente en el arroz, indica que la importancia del hallazgo radica en la comprensión del mecanismo que utilizan las pantas en el proceso de la fertilización.

“Mucho de los alimentos que consumimos es resultado de la polinización, como son los granos, el arroz, frijol, frutas… Con estos hallazgos entendemos mejor los factores que participan en el control de la fertilización y quizá un día, eventualmente, esta información pueda ser útil para optimizar la fertilización de las plantas y obtener una mejor productividad”, comparte.

De manera reciente, Omar Pantoja, especialista en fisiología vegetal, estableció una colaboración con el Departamento de Inmunología de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional (IPN) para estudiar las proteínas cornichon de humanos y ratones y su papel en la respuesta inmune.

Las proteínas cornichon, dijo el especialista, también se encuentran en animales, incluso, estas están relacionadas con los receptores de glutamato del sistema nervioso central, donde regulan su actividad y controlan su localización subcelular.

“El interés por estudiar las proteínas cornichon es que aparentemente están involucradas en el tráfico vesicular, un inadecuado tráfico vesicular puede afectar procesos que van desde la comunicación neuronal, hasta la respuesta inmune y la secreción de hormonas. Al parecer, la actividad de las proteínas cornichon está relacionada con muchos de los procesos que ocurren en el sistema endomembranoso. Pensamos que los cornichones podrían ser importantes en la respuesta de las células ante un estrés aún por definir”, comparte.

Fuente: CONACYT.