EL TRÁFICO DE CHAPERONAS MOLECULARES SEÑALIZAN LAS PROTEÍNAS ENTRE CÉLULAS EN LA VÍA DE MANTENIMIENTO DE CÉLULAS MADRES DE LA PLANTA.

25 de Agosto de 2011.

Al igual que todos los seres vivos, las plantas dependen para su crecimiento y sustento de complejas redes de señalización para mantener las células madre, células que tienen una capacidad de regeneración casi mágica. Las señales enviadas a través de estas redes transmiten una increíble diversidad de instrucciones, que hacen posible que las plantas sigan los programas genéticos y celulares que regulan el crecimiento , la forma y la producción de energía y el consumo.

Los "Puntos" fluorescentes verdes dentro del botón, como puntas de los brotes de la planta Arabidopsis (mostaza) son células individuales que se programan a sí mismas como células madre, son el ejemplo de una señal de tráfico móvil de célula a célula, con la ayuda de las proteínas chaperoninas.

Un equipo de biólogos vegetales en el Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) dirigido por el profesor David Jackson ha sido pionero en el uso de la genética para descubrir cómo las células de las plantas comunican ciertas instrucciones de una a otra a través de pequeños canales llamados plasmodesmos (PD). Tras haber demostrado que una proteína llamada KNOTTED1 (KN1) circula de forma selectiva a través de estos canales, el equipo ha descubierto que las proteínas llamadas chaperoninas son un factor indispensable para permitir que se produzca este tráfico
Los científicos también han demostrado la importancia de esta vía de señalización específica, demostrando que es necesaria para mantener las células madre, y sugieren que es probable que sea conservado en términos generales, en diversas especies. Los hallazgos se publicaron en la revista Science.

Los plasmodesmos son canales microscópicos que atraviesan las paredes celulares que conectan las células adyacentes. Aquí es donde su semejanza , por ejemplo, con tuberías de conexión del tanque de agua de la ducha se suspende, sin embargo, debido a que los plasmodesmos son selectivos. Sólo ciertas moléculas de señalización, o complejos moleculares, pueden entrar en estos canales y salir adecuadamente al otro lado.

El descubrimiento de que el tráfico no puede ocurrir en una proteína móvil de plasmodesmo, tal como KN1 a menos que sea facilitado por chaperoninas, abre la cuestión de lo que éstas realmente hacen en el proceso. Las Chaperoninas son complejos de proteínas conocidas por ayudar en el plegamiento de fabricación de nuevas cadenas de aminoácidos en las proteínas. Como piezas complejas de origami, las proteínas nacientes se hacen funcionales sólo si están envueltas y dobladas en conformaciones muy específicas. Dado que los cambios en función de las proteínas están relacionadas con cambios en la estructura, no es de extrañar que las chaperoninas, miembros de una clase más amplia de máquinas de plegado llamado acompañantes, son muy abundantes en los seres vivos.

 Una vez que el equipo de Jackson había demostrado la necesidad de chaperoninas en el tráfico de KN1, ellos pusieron su mirada en poner de manifiesto el "cómo" y el "por qué" de la relación. En una serie de experimentos con maíz y Arabidopsis, una planta de mostaza utilizada ampliamente como un modelo para la investigación genética, se confirmó, en primer lugar, que todo el mecanismo de las chaperoninas - un mega-complejo de proteína que consta de ocho segmentos, o subunidades - participa en el tráfico de célula a célula de KN1.

"Podríamos entonces hacer preguntas acerca de los mecanismos implicados, y sobre la importancia funcional de este tráfico para las plantas", dice Jackson. A través de un ingenioso proceso de eliminación, él y sus colegas llevaron a cabo experimentos que muestran que una parte del complejo de chaperoninas, llamado CCT8, tenía que estar presente en la célula "destino" si el tráfico de KN1, ocurre normalmente. "Estamos infiriendo de los resultados que las chaperoninas desempeña su papel en el tráfico por el replegamiento de las proteínas KN1 en la célula destino. En otras palabras, KN1, viaja a través del canal en parte en un estado desplegado. "
Aún más importante, el equipo concluyó que el transporte de forma selectiva de KN1, y usando otras "señales móviles" con este mecanismo, las plantas son capaces de establecer y mantener las poblaciones de células madre. Como trabajo previo de Jackson ha demostrado, que esto ocurre, por ejemplo, en los meristemas, las puntas de las plantas ricas en células madre donde se lleva a cabo el nuevo crecimiento.

¿Por qué las señales que mantienen las células madre deben ser móviles? "El desarrollo tiene que ver con la comunicación", explica Jackson. "Las células se comuniquen entre sí, entre otras cosas, para influirse mutuamente. Nuestra hipótesis es que el tráfico de señales como de la KN1, podría servir para establecer los gradientes de concentración de proteínas, una parte importante de las plantas utilizan el lenguaje para desarrollarse y crecer.

"Se puede pensar de moléculas como la KN1, como" palabras "en ese idioma. El tipo de información que se realiza por las concentraciones y gradientes son el equivalente aproximado de cómo las palabras se hablan, se entonan y el énfasis ".

Las concentraciones específicas de ubicación podría corresponder con las señales específicas de desarrollo. Por otra parte, Jackson especula, "si el tráfico puede ser un mecanismo de copia de seguridad para mantener el programa de células madre, al igual que un disco duro extra de copias de seguridad de programas informáticos y de los archivos." El equipo ya está explorando estas posibilidades en su trabajo actual.
"Las chaperoninas facilitan el tráfico de célula a célula de KNOTTED1 y la función de las células madre" aparecera en Science.
Fuente: Cold Spring Harbor Laboratory, CSH.