Identifican nueva proteína clave en la formación de celulosa
Científicos de Alemania y Estados Unidos descubrieron una proteína clave para la formación de celulosa. Este conocimiento ayudará para mejorar la digestibilidad del forraje y el aprovechamiento de los materiales celulósicos para la generación de energía.
Los granos, verduras y frutas son, además de ricas, fuentes importantes de energía. Sin embargo, los humanos no podemos digerir su principal componente: la celulosa, que forma parte de las paredes celulares de las plantas. Aún en los rumiantes, que pueden metabolizar la celulosa, la digestibilidad de las paredes de las células vegetales es crucial para la utilización del forraje. Los científicos están buscando maneras de mejorar la digestibilidad del alimento para animales, y cómo utilizar las paredes de las células vegetales para generar energía.
Para hacer esto deben primero entender cómo las células arman sus paredes celulares a partir de la celulosa e identificar los genes y proteínas involucradas. Los científicos del Instituto de Fisiología Molecular de Plantas del Max Planck en Potsdam, junto con colegas de Estados Unidos, descubrieron proteínas hasta ahora desconocidas y que son necesarias para la producción de celulosa.
Las células vegetales tienen una pared compuesta por diferentes polímeros de azúcares, siendo el principal la celulosa. Le brinda a la planta estabilidad, la protege contra patógenos y está relacionada con la germinación y la madurez de los frutos. La celulosa comprende entre el 35% y el 50% del peso seco de las plantas, constituyendo así el principal biopolímero que hay sobre la tierra.
La celulosa es sintetizada por un complejo proteico directamente en la membrana plasmática. Hasta hoy, se conocía a la enzima celulosa sintasa (CESA) como el único componente proteico del complejo. Esta enzima tiene varias formas, según su estructura, y los estudios indican que las formas CESA1, CESA3 y CESA6 son necesarias para la síntesis de la pared celular primaria y que las formas CESA4, CESA7 y CESA8 son necesarias para la síntesis de la pared celular secundaria. La pared primaria se forma durante el crecimiento celular, es flexible y dúctil, mientras que la secundaria se forma cuando la célula alcanzó su tamaño final, y es más gruesa y rígida que la pared primaria.
Pero no se sabía cómo las diferentes formas de CESA se combinan en el complejo y si este contiene además otras proteínas. Los científicos del Instituto de Fisiología Molecular de Plantas del Max Planck en Potsdam, junto con colegas de Estados Unidos, identificaron ahora otra proteína involucrada en la síntesis de celulosa, que interacciona con la celulosa sintasa y denominaron CSI1. Esta proteína parece estar asociada al complejo CESA, interactuando espacialmente con CESA1, 3 y 6, y los investigadores demostraron que juega un papel importante en la formación de la celulosa. "Las plantas que no tienen CSI1, por alguna mutación, producen menos celulosa. Como consecuencia, tienen raíces cortas, hinchadas, y sus granos de polen colapsan," explica el Dr. Staffan Persson, autor del trabajo.
Los científicos deben estudiar ahora el rol preciso que tiene CSI1, pero ya sospechan que influye en la velocidad de producción de la celulosa, y en la orientación espacial de sus fibras. Este conocimiento contribuirá a entender mejor cómo se sintetiza la pared celular e incluso cómo mejorar la digestibilidad de las paredes celulares para el ganado y la utilización de estas paredes para generar energía.
El trabajo fue publicado en la revista PNAS.
