Explican cómo crecen las raíces de las plantas
Investigadores del IFIByNE, de la UBA y el Conicet, identificaron tres grupos de genes vinculados al crecimiento de los pelos radiculares. El trabajo, que se realizó con la planta Arabidopsis thaliana, cuyo genoma está secuenciado en su totalidad, fue publicado en la revista Science.
Investigadores del IFIByNE, de la UBA y el Conicet, identificaron tres grupos de genes vinculados al crecimiento de los pelos radiculares. El trabajo, que se realizó con la planta Arabidopsis thaliana, cuyo genoma está secuenciado en su totalidad, fue publicado en la revista Science.
Las raíces de la mayoría de las plantas poseen pelos muy largos que constituyen el equipo de avanzada para la búsqueda de agua y nutrientes. En efecto, los pelos radiculares de las plantas exploran el suelo de una manera similar a lo que haría una persona en la oscuridad: si encuentra un obstáculo, lo esquiva para seguir su camino hasta encontrar lo que busca. Pero ¿de qué depende ese crecimiento?
Una de las claves parece hallarse en unas proteínas que contienen azúcares en su composición, y que se denominan glicoproteínas. Un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA acaba de publicar un artículo en la revista Science donde informan haber identificado los genes responsables de la producción de esas proteínas fundamentales para el crecimiento de los pelos de las raíces.
“Pudimos identificar el mecanismo que regula la elongación de los pelos radiculares”, afirma el doctor José Estévez, investigador del instituto IFIByNE, de la UBA y el Conicet, a cargo de la investigación. Los pelos radiculares están constituidos por una sola célula, con forma tubular, que crece en una única dirección, de manera parecida al axón de las neuronas y también al tubo polínico, cuando el polen se alarga para fecundar la flor. Por esta razón, Estévez considera que el hallazgo es importante “para entender la naturaleza de la expansión celular en general”.
Los investigadores identificaron tres grupos de genes, vinculados entre sí, que son responsables del crecimiento de los pelos en las raíces. “Cuando incentivamos la expresión de proteínas mediante ingeniería genética, las plantas formaron pelos dos veces más largos que lo normal. Por el contrario, cuando mutamos estos genes, los pelos eran muy cortos”, agregó Melina Velásquez, becaria del Conicet y primera autora del trabajo. El trabajo se realizó con la planta Arabidopsis thaliana, cuyo genoma está secuenciado en su totalidad.
La posibilidad de manipular esos genes podría tener aplicación en biotecnología, pues las plantas de suelos áridos necesitan captar al máximo nutrientes y agua. Así, tener pelos radiculares más largos podría ser muy beneficioso para ellas. “Estamos explorando las posibles aplicaciones”, comentó el doctor Norberto Iusem, que integra el equipo de investigación.
Aporte de azúcares
Los genes identificados en el crecimiento de las células vegetales están relacionados con el proceso de agregado de azúcares (glicosilación) de unas proteínas de la pared celular denominadas extensinas. Si ese agregado no se produce, las proteínas no logran la forma molecular adecuada para cumplir su función. La glicosilación es la etapa final en la fabricación de la proteína, y le aporta su estructura.
Los tres grupos de genes hallados corresponden a enzimas que actúan en diferentes etapas de la fabricación de las extensinas. El primer grupo prepara a las unidades de manera de que el segundo grupo de enzimas pueda agregar las moléculas de azúcares. Un tercer grupo de genes codifica para las proteínas estructurales que forman la pared celular de los pelos.
Cuando los investigadores inhibían los genes (en cualquiera de los tres grupos), la raíz formaba pelos más cortos. En cambio, si los activaban y las proteínas se producían en abundancia, los pelos crecían más de lo normal.
¿Por qué las glicoproteínas inciden en el crecimiento de los pelos radiculares? “Cuando las proteínas extensinas están mal glicosiladas, la forma molecular es menos estable, y ello tal vez haga que el pelo radicular deje de crecer”, explica Estévez. Las extensinas glicosiladas forman una red tridimensional en la pared del pelo radicular, la que permite que puedan expandirse correctamente. La falla en el proceso de acabado final de las proteínas podría afectar la formación de esta red tridimensional.
Los pelos radiculares son los que toman los nutrientes y el agua en la raíz, y este rol es fundamental en suelos con baja disponibilidad de fósforo inorgánico. “Estamos estudiando si los pelos crecen mejor en suelos pobres en nutrientes. Incentivando la formación de pelos más largos, se podría optimizar la captación de nutrientes”, concluye Estévez.
Esta investigación contó además con aportes de grupos de científicos de Estados Unidos (Universidad de California, Berkeley), Dinamarca (Universidad de Copenhague), Brasil (Universidad Federal de Río Grande del Sur, Porto Alegre) y Australia (Universidad de Melbourne) coordinados por el laboratorio de Estévez.
Por su parte, el doctor Armando Parodi, investigador superior del Conicet, y director del Laboratorio de Glicobiología del Instituto Leloir, señala: “El trabajo de Velásquez y colaboradores es una excelente demostración de la relevancia del agregado de azúcares a proteínas en la formación de la pared celular de plantas. A diferencia de las células animales, en las cuales la membrana que las rodea está inmediatamente expuesta al medio exterior, en células de bacterias, hongos y plantas existe lo que se denomina ‘pared celular’, formada por polisacáridos y glicoproteínas que constituyen una suerte de coraza que protege a las células de medios externos agresivos”.
Y agrega: “Este trabajo analiza a nivel molecular el mecanismo de formación de la pared en células vegetales como el pelo de raíz, de suma importancia en la captación de nutrientes. El conocimiento de este mecanismo puede tener importancia en desarrollos biotecnológicos que conduzcan a acelerar la formación de estas células especializadas y, por ende, el crecimiento de plantas de interés industrial o alimenticio”.
