Investigadores del IAL analizan plantas con déficit energético y su respuesta al estrés para aplicaciones biotecnológicas futuras
Investigadores del Laboratorio de Biología Molecular del IAL (CONICET-UNL) analizan la relación entre la principal fuente de energía en las plantas -la energía mitocondrial- y dos vías centrales que regulan el desarrollo y el crecimiento: “Dos actores bien conocidos en la conexión del crecimiento y las respuestas al estrés basadas en la disponibilidad de recursos nutricionales son las proteínas quinasas diana de la rapamicina (TOR) y la proteína quinasa 1 relacionada con SNF1/AMPK (SnRK1)”, indican en la investigación. A través de este estudio comprobaron una relación entre la actividad mitocondrial y las dos vías de crecimiento, principalmente SnRK1 con su respectiva respuesta al estrés.
En las plantas, la fuente primaria de energía es la fotosíntesis, que también implica la síntesis de compuestos de carbono que se almacenan para usarse cuando no hay luz. La producción de energía a partir de estas reservas ocurre en las mitocondrias mediante la fosforilación oxidativa (OXPHOS) -un proceso dependiente de la cadena respiratoria- donde participan complejos respiratorios y transportadores de electrones como la ubiquinona y el citocromo c (CYTc). Es decir que, el CYTc es una proteína que actúa como transportador de electrones en la cadena de transporte electrónico de las mitocondrias.
Florencia Coronel, becaria doctoral del CONICET y una de las autoras del trabajo publicado en The Plant Journal explica que el CYTc es una pequeña proteína de la cadena de transporte mitocondrial (movimiento de moléculas dentro y fuera de la mitocondria) que, además de su función canónica como transportadora de electrones, también está íntimamente relacionada con el crecimiento y el desarrollo de las plantas: “En trabajos previos del laboratorio se observó que plantas mutantes de CYTc son plantas más pequeñas, que tienen déficit en el crecimiento y el desarrollo, mientras que las plantas sobre expresantes tienen el fenotipo contrario. Teniendo en cuenta estos estudios es que nos propusimos estudiar si había una relación entre el CYTc y dos vías centrales que regulan el crecimiento y desarrollo en las plantas (TOR O SnRK1)”, indica la integrante del Laboratorio de Biología Molecular del IAL.
Además, los especialistas señalan que las plantas son organismos sensibles a los cambios en el ambiente que las rodea y para esto utilizan mecanismos reguladores que les permiten optimizar sus recursos de acuerdo con sus necesidades. Es decir, “cuando las plantas están en condiciones óptimas para crecer y desarrollarse, destinan gran parte de sus recursos para inducir el crecimiento; mientras que cuando enfrentan una situación de estrés, optimizan recursos para inducir respuestas al estrés”, comentan.
La vía TOR induce el crecimiento en las plantas cuando se encuentran bajo condiciones óptimas, mientras que la vía SnRK1 se activa ante condiciones de estrés, frena la maquinaria de crecimiento e induce respuestas al estrés. Florencia Coronel, quien actualmente cursa su 5to año de beca doctoral bajo la dirección de Dr. Daniel Gonzalez y la Dra. Elina Welchen, explica que analizan la relación con el estrés a través de ensayos con plantas mutantes de CYTc y plantas silvestres (WT) sometidas a estrés osmótico, ya que se ha demostrado que esta respuesta está íntimamente relacionada con el aumento de la actividad de la proteína SnRK1. Los resultados muestran que el crecimiento de las plantas deficientes en CYTc se ve menos afectado que el de las plantas de tipo silvestre, como sucede en plantas que poseen la vía de SnRK1 más activa. Por otra parte, al disminuir la actividad de SnRK1 a las plantas mutantes de CYTc se observó que éstas podían recuperar su fenotipo salvaje, acompañado por un aumento en la actividad de TOR.
Los ensayos fueron realizados sobre Arabidopsis thaliana (organismos modelo utilizado), en el Laboratorio de Biología Molecular del IAL, CONICET-UNL están desarrollando líneas nuevas de investigación para observar el comportamiento en plantas sobre expresantes de CYTc en arroz, maíz y soja y analizar su aplicabilidad biotecnológica.
Coronel FP, Gras DE, Canal MV, Roldan F, Welchen E, Gonzalez DH. Cytochrome c levels link mitochondrial function to plant growth and stress responses through changes in SnRK1 pathway activity. Plant J. 2024 Dec 16. doi: 10.1111/tpj.17215.
Fuente: CONICET SANTA FE
