24 de Octubre de 2011.
Las plantas necesitan agua para crecer, pero cada jardinero aficionado sabe que no debe llevar a que esto sea un exceso. Durante el anegamiento o inundaciones, las plantas no pueden absorber suficiente oxígeno que necesitan con urgencia para su respiración celular y la producción de energía. Las plantas responden a este estado de hipoxia con la activación de ciertos genes que les ayudan a sobrellevar el estrés. Hasta ahora no estaba claro cómo las plantas perciben la concentración de oxígeno. Los experimentos recientes demuestran que en condiciones de hipoxia una proteína que puede activar los genes, un factor de transcripción así llamado, se libera de la membrana celular se acumulan en el núcleo y provoca la expresión de genes de respuesta al estrés.
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| Si las plantas están rodeadas de agua no pueden recibir suficiente oxígeno. Foto: Ole Pedersen |
Aunque las plantas producen oxígeno mediante la fotosíntesis, en la oscuridad se basan en el suministro de oxígeno externo al igual que los seres humanos y los animales. Si las plantas están aislados del suministro de oxígeno, como consecuencia de las inundaciones, por ejemplo, la producción de energía en las células se detiene y las plantas tienen que ajustar su metabolismo a las nuevas condiciones. Hasta ahora, poco se sabe acerca de la manera que los organismos sienten la concentración de oxígeno de su entorno. De acuerdo con los nuevos descubrimientos del componente clave de esta vía en las plantas es una proteína llamada RAP2.12. Que es capaz de unirse a ciertas regiones del ADN, para que proceda a la transcripción de genes de respuesta al estrés. Los científicos observaron que las plantas con una sobreexpresión de RAP2.12 muestran una mayor tolerancia a la sumersión y una mejor recuperación después de los eventos de la inundación .
De especial importancia parece ser el N-terminal de una proteína, por así decirlo el comienzo de la cadena de aminoácidos. Si esta secuencia de aminoácidos se ve alterada por la adición o eliminación de los aminoácidos la respuesta de la planta a la baja disponibilidad de oxígeno es a deteriorarse. En condiciones de aerobia normal RAP2.12 se une a la membrana celular. Cuando el nivel de oxígeno disminuye, la proteína se separa de la membrana y se acumula en el núcleo donde puede cumplir con sus deberes como un factor de transcripción y activar ciertos genes. Tan pronto como la disponibilidad del oxígeno se eleva a niveles normales RAP2.12 se degrada rápidamente para detener la transcripción de los genes de respuesta al estrés. En las plantas que forman un N-terminal alteran a RAP2.12 los investigadores encontraron que la proteína esta presente en el núcleo, incluso antes de que la tensión de oxígeno se inicie. En condiciones de hipoxia la proteína modificada se acumulado en el núcleo, pero no se degrada cuando los niveles de oxígeno aumentaron a condiciones normales.
Sin embargo, no estaba claro cómo RAP2.12 sintió el cambio en la concentración de oxígeno. Los científicos del Instituto Max-Planck de Fisiología Molecular Vegetal, junto con colegas de Italia y de los Países Bajos descubrieron que el llamado N-terminal predominante entra en juego. "De acuerdo con el N-final predominante del primer aminoácido de una proteína determina su vida útil", explica el líder del grupo, Joost van Dongen, "hay aminoácidos que estabilizan y otros que desestabilizan". La cisteína, el primer aminoácido de RAP2.12 pertenece al grupo de desestabilizadores , pero sólo si el oxígeno está presente. En condiciones de hipoxia la vida útil de RAP2.12 aumenta, se desprende de la membrana celular y se abre paso en el núcleo donde se desencadena la expresión de los genes de respuesta al estrés. Cuando el nivel de oxígeno dentro de la célula vuelve a un RAP2.12 normal que se degrada en menos de una hora. "Nuestro descubrimiento de RAP2.12 como un componente central del mecanismo de detección de oxígeno en las plantas abre interesantes posibilidades para aumentar la tolerancia a las inundaciones en los cultivos", ilustra van Dongen. Después de todo, el diez por ciento de la tierra cultivable de todo el mundo está sujeta a inundaciones temporales cada año.
Fuente: Max-Planck-Gesellschaft.
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