En una situacion de estres biotico, como puede ser una infestacion por insectos, o de estres abiotico, como la exposicion a metales o a altas temperaturas, las plantas son capaces de desencadenar mecanismos de defensa para evitar que los daños se extiendan. La Universidad de Cordoba ha publicado un estudio, en colaboracion con el el Campus de Excelencia Internacional ceiA3, que determina la funcion de una enzima en la regulacion del oxido nitrico, empleado por las plantas para frenar situaciones adversas como plagas o sequias.
El investigador Emanuel Sanz Luque coteja unas placas de Petri con muestras del alga verde Chlamydomonas reinhardtii. / UCO
Una de las principales armas utilizadas por las plantas en procesos de estres biotico, ya sea por infestacion por insectos, por altas temperaturas o por exposicion a metales, es el oxido nitrico. Esta molecula es un compuesto toxico que funciona como señal para la planta y que induce una situacion que puede llevar en ciertos casos a una muerte celular programada para frenar el avance del daño y salvar el resto del organismo.
Como gestiona la planta este oxido nitrico continua siendo un enigma para la comunidad cientifica. Sin embargo, bioquimicos de la Universidad de Cordoba y del Campus de Excelencia Internacional ceiA3 han logrado conectar una pieza de este puzle molecular.
Una familia de proteinas presente en todas las formas de vida juega un papel fundamental en el metabolismo del oxido nitrico. Estas proteinas son las hemoglobinas, que, por ejemplo, a los animales con sistema circulatorio les permite trasladar oxigeno a traves de la sangre.
Sin embargo, la relacion de estas proteinas con el oxido nitrico parece ser incluso mas ancestral que su relacion con el oxigeno. Asimismo, el oxido nitrico tambien esta presente en la regulacion fisiologica de todos los seres vivos. Juega un papel crucial en el crecimiento, desarrollo y defensa de los organismos que realizan la fotosintesis aunque en exceso es toxico para las plantas.
Los investigadores de la UCO analizaron el papel de un tipo especifico de hemoglobinas en la regulacion del oxido nitrico. «Aun no conocemos con exactitud como funcionan estas hemoglobinas en las plantas, pero sabemos que sirven para regular el oxido nitrico y evitar efectos toxicos en estos organismos», explica Emilio Fernandez Reyes, responsable del grupo de investigacion Biologia molecular de la asimilacion de nitrato en algas de la Universidad de Cordoba. «Sin embargo, se desconoce como las plantas sintetizan el oxido nitrico y esta informacion puede ser importante para conocer la fisiologia de los vegetales».
El trabajo de investigacion ha permitido observar como la hemoglobina reduce el oxido nitrico y con oxigeno transforma este compuesto toxico en nitrato, que puede asimilar la planta.
Para ello, los cientificos emplearon un alga verde, Chlamydomonas reinhardtii, que contiene un inusual numero de este tipo de hemoglobinas, denominadas hemoglobinas truncadas. Los resultados han sido publicados recientemente en la revista cientifica The Plant Journal.
Los investigadores observaron que una de estas doce hemoglobinas truncadas que tiene el alga, llamada THB1, era capaz de convertir el oxido nitrico en nitrato con eficiencia en cantidades significativas.
Para ello, necesitaba una proteina denominada nitrato reductasa, enzima central en la asimilacion de nitrato. Esta proteina es capaz de parar su actividad principal en la reduccion de nitrato para cederle electrones a la hemoglobina permitiendo que esta una oxigeno y oxido nitrico y forme nitrato.
La interaccion de estas dos proteinas quedo patente al observar las cargas superficiales de ambas enzimas. «Al generar las imagenes de los potenciales electrostaticos de ambas, observamos que encajaban como dos piezas de un puzle», explica el investigador principal.
La descripcion de este mecanismo molecular es un trabajo de ciencia basica. «Nuestra funcion es conocer como ocurren las cosas, ya vendran otros para buscar la aplicabilidad al conocimiento generado», explica Fernandez Reyes. En este caso, la investigacion puede servir para diferentes ramas del conocimiento como la Biologia o la Ingenieria agronomica.
Referencia bibliografica:
Emanuel Sanz Luque, Francisco Ocaña, Amaury de Montiagu, Alejandro Chamizo, Angel Llamas, Aurora Galan y Emilio Fernandez Reyes. ‘THB1, a truncated hemoglobin, modulates nitric oxide leves and nitrate reductase activity’. The Plant Journal (2015), 81, 467-479
FUENTE: agenciasinc.es