COMO LAS PLANTAS ABSORBEN LA CANTIDAD PERFECTA DE MINERALES.

12 de Abril de 2012.

Para sobrevivir, las plantas deben tomar ni demasiados ni muy pocos minerales del suelo. Nuevos conocimientos sobre la forma en que opera este equilibrio crítico ahora se han publicado por biólogos de la Universidad del Ruhr en una serie de tres artículos en la revista The Plant Cell. Los investigadores han descubierto nuevas funciones de la unión de metales de la molécula de nicotianamina. "Los resultados son importantes para la agricultura sostenible y también para las personas , para evitar problemas de salud causados ​​por las deficiencias de nutrientes esenciales en nuestra dieta", dice el Prof. Dr. Ute Krämer del Departamento de Fisiología Vegetal de la RUB.

Todos los organismos necesitan hierro, zinc y cobre como nutrientes. Contribuyen a las funciones catalíticas esenciales dentro de la célula. Dado que las plantas están en el comienzo de la cadena alimentaria, el contenido suficiente de estos minerales en ellas es esencial para la dieta humana. Estos metales son químicamente muy similares, por lo que es difícil para los organismos distinguir entre ellos.

Deficiencia de cobre: Arabidopsis thaliana se desarrolla mucho mejor en un medio de crecimiento rico en cobre y desarrolla una arquitectura de la planta distinta (a la izquierda) que después de tres semanas de la deficiencia de cobre (derecha). © Ute Krämer (RUB), Josef Bergstein (MPI Golm)

La unión de metales de la molécula de nicotianamina es importante para el transporte de hierro en las plantas. En su tiempo en las universidades de Heidelberg y Bochum, Krämer ha demostrado que también hace una importante contribución a el balance de zinc. "El exceso de cinc puede contaminar los procesos que dependen de el hierro, y viceversa", explica el biólogo. Cuanto cinc disponible hay en el citosol depende del lugar donde la nicotianamina se almacena en la celula. El transporte de la membrana de proteína inducida por el zinc Facilitator1 (ZIF1) puede mover la molécula de unión de metales desde el citosol a la vacuola , a un área separada de la célula que almacena sustancias, entre otras funciones. Teniendo en cuenta las concentraciones de zinc altas en el citosol, el ZIF1 transporta nicotianamina a la vacuola. Como consecuencia, los iones de zinc también se transportan a la vacuola y, por tanto eliminado desde el citosol y las rutas de transporte interno de la planta. El zinc es ahora menos competencia para el hierro, de modo que el hierro es más fácilmente disponible a la célula.

Por razones genéticas, las plantas contienen cantidades muy diferentes de minerales, en función de su entorno de vida. Arabidopsis halleri, por ejemplo, que es nativa de Alemania, reúne un centenar de veces más cantidad de zinc en sus hojas que muchas otras plantas. En colaboración con colegas de la Universidad de Bayreuth, el equipo de Kramer ha contribuido a mostrar cómo funciona este: Arabidopsis halleri produce grandes cantidades de nicotianamina. Cuando los investigadores desactivan la síntesis de esta molécula a través de la manipulación genética, las plantas también transportan menos zinc desde las raíces hasta las hojas. La nicotianamina por lo tanto, es crucial para la alta concentración de zinc en las hojas. "En los países en desarrollo, la deficiencia de zinc es uno de los mayores factores de riesgo dietario por los problemas de salud", explica Krämer. "Nuestros datos pueden proporcionar importantes pistas sobre cómo mejorar los cultivos con mayor contenido de zinc".

Los biólogos de Bochum también investigaron cómo células de las plantas absorben el cobre junto con sus colegas estadounidenses. Para ello, se empleo lo que se conoce como secuenciación de próxima generación. El método que emplean simultáneamente decodifica todos los ARN mensajeros dentro de una célula. Esto da una imagen completa de lo que la célula debe producir de proteínas y en qué cantidades. A partir de estos datos, el equipo de Kramer identificó nuevas moléculas con un papel fundamental en la absorción de cobre. Los científicos han demostrado que los iones de cobre se convierte en primer lugar desde la doble carga positiva cúprica a la única carga positiva de forma cuproso, que es esencial para la absorción siguiente en la planta. Dos enzimas específicas, llamadas reductasas de cobre, son responsables de esto. "Independientemente de esto, también hemos descubierto que la deficiencia de cobre en las plantas provoca una deficiencia de hierro secundaria , contrariamente a las expectativas anteriores, y muy similar al metabolismo de los metales en los humanos".

Fuente:  Ruhr-University Bochum.