SE AVANZA EN EL TRAZADO DEL MAPA DE LAS TÁCTICAS DE ATAQUE DE PATÓGENOS VEGETALES.

28 de Julio de 2011.

Cada año, las enfermedades en las plantas acaban con millones de toneladas de cultivos, que llevan a la pérdida de valiosos recursos hídricos y hacen que los agricultores gasten decenas de miles de millones de dólares luchando contra ellos.

Una hoja infectada por un patógeno llamado oomiceto. El oomiceto gana la entrada a los espacios intracelulares de la hoja a través de aberturas naturales y crece mediante la extensión de las hifas (filamentos) entre las células. Cuando las hifas llenan la hoja, el oomiceto libera la próxima generación de esporas infecciosas (las estructuras blancas en forma de árbol que salen de la superficie de la hoja). Los oomycetes causa enfermedades como el mildeo velloso de muchas plantas;. Uno fue responsable de la hambruna irlandesa y otro del Síndrome de muerte súbita del roble. Crédito: Petra Epple, Dangl lab, UNC-Chapel Hill.

Ahora un nuevo descubrimiento de la Universidad de Carolina del Norte de un equipo de investigación puede ayudar a inclinar la guerra entre las plantas y los agentes patógenos en favor de las palntas.
El hallazgo - publicado el 29 de julio de 2011, en la revista Science - sugiere que mientras los agentes patógenos, emplean un diverso arsenal de armas, que utilizan estos para atacar a las plantas de afinar en un número sorprendentemente limitado de objetivos celulares.

Una hoja infectada por un patógeno oomiceto. Estructuras especiales de alimentación, llamadas haustorios, abultamiento de las hifas del patógeno (filamentos) en el interior de las células vegetales ( las estructuras púrpuras como globos dentro de las células individuales de color claro). Crédito: Petra Epple, Dangl Lab, UNC-Chapel Hill.

"Este es un gran avance en la comprensión de los mecanismos implicados en la batalla evolutiva en curso entre las plantas y patógenos", dijo Jeff Dangl, Ph.D., autor principal del estudio y el profesor de Biología, John N. Couch en la Facultad de Artes y Ciencias .
El nuevo hallazgo es uno de los dos estudios publicados simultáneamente en Science relacionado con la primera planta integral "interactuantes" , mapas de las decenas de miles de interacciones que enlaza a las proteínas de la célula. Esas conexiones gobiernan cómo las proteínas se ensamblan para formar complejas máquinas funcionales que determinan las tareas que una célula pueda realizar, como el crecimiento, la división y la respuesta a la luz, agua y nutrientes. Y estas mismas máquinas que a menudo son reclutados en la batalla contra los agentes infecciosos.

Uno de los nuevos estudios trazó el mapa de la interactuacción de alrededor de un tercio de las proteínas codificadas por el genoma de la planta Arabidopsis thaliana, o berro de Thale. Arabidopsis es ampliamente utilizado para fines de investigación como un organismo modelo , de forma similar a como los ratones se utilizan en la investigación médica , a causa de los rasgos que la hacen útil para la comprensión del funcionamiento de muchas otras especies vegetales.
El Grupo de Dangl condujo un estudio adicional que incorpora los datos de "interactuacción" con la construcción de una segunda "interactuacción". El segundo mapa se centra en entender cómo dos patógenos muy diferentes (la bacteria Pseudomonas syringae y el parásito oomiceto Hyaloperonospora arabidopsidis) infectan a las plantas y cómo las plantas se defienden.

Un método de estos patógenos, que viven en medio de las células, es el uso de la infección exitosa, que consiste en desplegar las proteínas de virulencia (conocidas como efectores) en la célula vegetal. Los efectores bozal en las defensas del huésped permite al agente patógeno secuestrar la maquinaria celular de la planta.
En el nuevo estudio, Dangl y sus colaboradores, encontraron que estos dos patógenos han evolucionado para centrarse en sus efectores, un conjunto limitado de aproximadamente 165 proteínas interconectadas que actúan en equipos celulares en las células de Arabidopsis , a pesar de que compartieron un ancestro común hace más de 2 millones de años, y el uso de muy diferentes mecanismos para colonizar las plantas.

"Esto significa que es probable que para suprimir las defensas de la planta huésped, todos los patógenos de las plantas han desarrollado armas que se centran en un grupo relativamente pequeño de máquinas celulares", dijo Dangl. "Sabiendo esto debería facilitar el más rápido mejoramiento para la resistencia a enfermedades y el desarrollo de tratamientos ambientalmente sostenibles para muchas enfermedades devastadoras de las plantas ".
Dijo que ni la "interactuacción" es un mapa completo, y aún queda trabajo por hacer para identificar totalmente las redes de proteínas que son el blanco de los agentes patógenos.

"Hemos encontrado las agujas en el pajar, aunque todavía tenemos que rastrear a través de otros dos tercios del pajar", dijo Dangl. "Nuestros datos sugieren que habrá sólo unos pocos cientos de objetivos para los efectores de todos los patógenos, de los aproximadamente 27.000 proteínas codificadas en todo el genoma de Arabidopsis ."
Científicos de las universidades, los mejoradores de semillas y las compañías de biotecnología interesados ​​en estas proteínas se beneficiarán de datos de libre acceso de ambos interactuantes. Los hallazgos también podrían tener implicaciones para la investigación en salud humana.

"El profesor Dangl y sus colegas han utilizado una combinación de gran alcance de la teoría de redes y la experimentación de laboratorio para desarrollar un enfoque para entender la lógica de la evolución por el cual los agentes patógenos y sus huéspedes interactúan", dijo James Anderson, Ph.D., que supervisa las subvenciones reguladoras de biología del Institutos Nacionales de Salud. "Aunque este estudio se centró en las plantas, los resultados ilustran el valor de los organismos modelo en la revelación de los principios fundamentales que nos ayudan a entender las respuestas humanas a las enfermedades infecciosas y proporcionar la base para la elaboración de nuevas estrategias terapéuticas".

Fuente: U. de carolina del Norte, Physorg.