LAS PLANTAS SIENTEN LA FUERZA II.

21 de Octubre de 2011.

De las plantas y los mutantes.

Hasta este momentolos canales mecanosensibles no parecen tan interesante, ya que parecían estar restringidos a las bacterias.

Plantas mutantes de Arabidopsis creciendo en el laboratorio de Haswell están claramente luchando comparadas con plantas de tipo silvestre en la última fila. Su tarea consiste en descubrir los mecanismos moleculares que subyacen a su decoloración y crecimiento atrofiado.  Foto: David Kilper/WUSTL.

Sin embargo, dice, Haswell, en la década de 2000s, los científicos comenzaron a comparar los genes de los canales de las bacterias a los genomas de otros organismos y descubrieron que existen secuencias homólogas no sólo en otras bacterias, sino también en algunos organismos multicelulares, incluyendo las plantas.

"Aquí es donde me involucré", dice. "Yo estaba interesada en la gravedad y respuesta al tacto en las plantas. He visto esos documentos y pensé que estos eran grandes candidatos homólogos de las proteínas que podrían mediar en las respuestas. "

"Hay 10 homólogos de MscS en la Arabidopsis y no homólogos de MscL", dice. "Lo que es más, homólogos diferentes se encuentran no sólo en la membrana celular, sino también en los cloroplastos y las membranas mitocondriales. "
Los cloroplastos son los orgánulos que captan la luz en la célula vegetal y la mitocondria es la central de energía, ambos se pensó que estaban alguna una vez en los organismos independientes, que fueron engullidos y esclavizados por las células que se encuentra sean de utilidad. Sus membranas son vestigios de su pasado, de vida libre.

El número de homólogos y sus ubicaciones en las células vegetales sugiere que estos canales hacen mucho más que evitar que las células tomen un exceso de agua.

Entonces, ¿qué estaban haciendo? Para saberlo Haswell consigue en línea y ordena semillas de Arabidopsis de la colección de Salk en La Jolla, California, cada uno de ellos tenía una mutación en uno de los 10 genes de los canales.
A partir de estos mutantes ha aprendido que dos de los diez canales controlan el tamaño del cloroplasto y una adecuada división, así como la forma de las hojas. Las plantas con mutaciones en estos dos canales MscS homólogos tienen cloroplastos gigante que no se han dividido correctamente. Los cloroplastos monstruo le valió al laboratorio la portada de la edición de agosto de "La Célula Vegetal".

Cloroplastos gigantes, mal formados en la portada de "La Célula Vegetal". Las mutaciones en dos proteínas similares a MscS en las membranas de los cloroplastos de Arabidopsis evitan que los cloroplastos se dividan correctamente. Una proteína que forma un anillo en el lugar de la división del cloroplasto fue etiquetado con una proteína fluorescente verde, en un cloroplasto normal donde sólo hay un anillo, en estos mutantes hay muchos, lo que indica que el proceso que regula el conjunto del anillo es defectuoso. El laboratorio de Haswell fue capaz de colocar los homólogos de MscS en una vía genética que se sabe que es importante para la división del cloroplasto. El mensaje final, dice, es que si los cloroplastos no pueden controlar la tensión en sus membranas, no se pueden dividir adecuadamente.

"Hemos demostrado que las bacterias que carecen de MscS y MscL no se dividen adecuadamente o bien,", Haswell dice, ",por lo que el vínculo entre estos canales y la división es conservada evolutivamente".

La gran Idea.

Pero Haswell y sus co-autores piensan que son sólo arañazos a la superficie. ",Estamos basando nuestra comprensión de esta clase de canales de MscS sobre sí mismos, que es una forma muy reducida del canal", dice. "Es relativamente pequeño".
"Pero sabemos que algunos de los miembros de esta familia tienen largas extensiones que sobresalen de la membrana, ya sea fuera o dentro de la célula. Sospechamos que esto significa que no sólo los canales descargan iones, sino que también le señala a toda la célula de otras formas. Que pueden integrarse en común las vías de señalización, como la vía de respuesta al estrés osmótico celular.

Los canales MscL y MscS de E. coli (izquierda), dice Haswell, se pueden reducir a las formas de canales mecanosensibles. Muchos otros canales conocidos tienen extensiones, ya sea fuera o dentro de la célula que sugiere que son hasta algo más complejos que MscL y MscS. (Las pinzas marrón pequeñas entre garabatos azules son una representación esquemática de la membrana plasmática del puente de los canales.)

Creemos que es posible que falte una gran complejidad por centrarse demasiado exclusivamente en los primeros miembros de esta familia de proteínas que se encuentran y se caracteriza ", dice. "Creemos que hay un núcleo de canal común que hace que estas proteínas de membrana respondan a la tensión, sino que todo tipo de regulación puede ser funcionalmente relevante en capas en la parte superior de eso".
"Por ejemplo", dice ella, " hay un canal de E. coli que está estrechamente relacionado con MscS que tiene una enorme extensión fuera de la célula que hace que sea sensible al potasio. Por lo que es un canal mecanosensible pero sólo de salida a la presencia de potasio. Lo que es importante es que, aún no sabemos, pero nos dice que hay funciones que hay por ahí no hemos estudiado ".

¿Qué pasa con la sensibilidad de la planta?

Así son estos canales en la parte inferior de la planta de movimientos muy rápidos como el famoso toque de timidez de la planta sensible? (Para ver una película de este y otros movimientos (rápidos) "Nastico", ir al sitio de las plantas en movimiento que mantiene el colega de Haswell , Roger P. Hangartner de la Universidad de Indiana).
Haswell es prudente. "Es posible", dice. "En el caso de la Mimosa púdica es probable que haya un impulso eléctrico que provoca una pérdida de agua y la turgencia de las células en la base de cada foliolo, por lo que estos canales proteicos son grandes candidatos.

Fuente: U. de Washington en San Luis.