DESCIFRANDO EL VOCABULARIO QUÍMICO DE LAS PLANTAS.

01 de mayo 2014.

Las plantas pasan toda su vida arraigadas en un solo lugar. Cuando se enfrentan a una situación difícil, como un enjambre de herbívoros hambrientos o un brote viral, no tienen opción de huir sino que deben luchar para sobrevivir. ¿Cuál es la clave de su defensa? La química.

Gracias a este conflicto en curso, las plantas han evolucionado para convertirse en químicos asombrosos, capaces de sintetizar decenas de miles de compuestos a partir de miles de genes. Estas sustancias químicas, conocidas como metabolitos especializados, permiten a las plantas resistir amenazas transitorias de su entorno. Es más, algunos de los mismos compuestos benefician a los seres humanos, con más de un tercio de los medicamentos derivados de metabolitos vegetales especializados.

Foto de flor del desierto por Seung Yon Rhee.

La comprensión de cómo las plantas evolucionaron este vocabulario químico prodigioso ha sido un objetivo de larga data en la biología vegetal. Un equipo de científicos del Instituto Carnegie dirigidos por Seung Yon Rhee y Lee Chae realizó un análisis comparativo a gran escala del genoma de las plantas para investigar cómo evolucionó a metabolismo especializado. Sus hallazgos, según se ha informado en la revista Science, tienen importantes implicaciones para la forma en que los científicos buscan nuevos metabolitos beneficiosos en las plantas.Para realizar el estudio, el equipo desarrolló un sistema de cálculo proyectado que pueden transformar un genoma vegetal secuenciado en una representación del metabolismo del organismo. Esto se conoce como una red metabólica.
"La clave de nuestro análisis, o cualquier análisis comparativo del genoma, es la consistencia y la calidad de los datos a través de las especies", dice Chae. "Nuestro proyecto garantiza esta coherencia con los niveles de validación de la precisión y la cobertura."

Es importante destacar que, el plan permite al equipo producir una red metabólica fiable para cualquier genoma secuenciado en aproximadamente dos días o menos - un vasto ahorro de tiempo y recursos cuando se compara con el proceso anterior de largos meses-, señala Chae.
Usando el plan, el equipo reconstruyó y analizó las redes metabólicas de 16 especies en el linaje de las plantas verdes, incluyendo las plantas con flores, algas y musgos. Ellos encontraron que los genes que producen metabolitos especializados exhiben propiedades inusuales en la forma en que se desarrollaron, entre ellos su número y organización dentro de cada genoma, los mecanismos genéticos por los cuales se forman, y su tendencia a ser activados simultáneamente.

Colectivamente, estas propiedades representan una firma distintiva de los genes del metabolismo especializados que ofrece una estrategia innovadora para el descubrimiento de nuevos metabolitos especializados de diversas especies de plantas. Tales descubrimientos podrían tener amplias implicaciones para muchos campos de investigación, incluyendo la agricultura, la biotecnología, el descubrimiento de fármacos, y la biología sintética.
"A pesar de nuestra dependencia de los compuestos de la planta para la salud y el bienestar, sabemos muy poco sobre la forma en que se producen o el verdadero alcance de su diversidad en la naturaleza", dice Rhee. "Esperamos que nuestros hallazgos permitirán a los investigadores utilizar estas firmas como una herramienta para descubrir metabolitos especializados hasta ahora desconocidas, para investigar cómo benefician a la planta, y para determinar la forma en que nos pueden beneficiar."

Fuente: Institución para la Ciencia Carnegie.

Decoding the chemical vocabulary of plants