Los virus se aprovechan de la ausencia de una proteína para infectar a las plantas

Las plantas, al igual que nosotros, se defienden de los virus produciendo una gran variedad de moléculas, entre ellas, distintas proteínas. Un tipo de estas proteínas son las llamadas “chaperonas moleculares” cuya función es ayudar a otras proteínas a adquirir una estructura estable.

Con los frijoles, el mexicano hacemos maravillas en la cocina. Y es que guisados solos, o combinados con otros platillos, los frijoles son deliciosos. Mucha de la riqueza culinaria de la que hoy disfrutamos, en donde el frijol es uno de los principales protagonistas, es fruto de nuestra historia cultural, pues ha formado parte importante de nuestra dieta y de nuestra economía desde tiempos prehispánicos.

 virus plantas

El frijol es la legumbre de mayor consumo en México, y compone en promedio el 36% de la ingesta diaria de proteínas de nuestra población. Su cultivo ocupa el segundo lugar en superficie a nivel nacional, aunque en los últimos años, ésta ha disminuido.

Los factores responsables de esta disminución en la producción de frijol, por orden de importancia son: el desplazamiento de su cultivo por otros cultivos de mayor valor comercial, la falta de infraestructura moderna de la tierra cultivable (que en su mayoría es de temporal), y drásticas variaciones ambientales provocadas por el cambio climático. En particular, la variación del clima ha provocado sequías tempranas al inicio de los ciclos de siembra, o lluvias más intensas durante el tiempo de cultivo lo que ha facilitado la aparición o el aumento de algunas enfermedades y plagas.

Al respecto, se sabe que el “virus del moteado de la vaina del frijol” (conocido con las siglas BPMV) es transmitido por distintas especies de escarabajos que se alimentan del follaje de la planta. El BPMV afecta el rendimiento y la calidad de la semilla del frijol, pues causa su aborto o su deformación. Por otro lado, las plantas de las hojas infectadas por este virus también se deforman o marchitan, o apenas crecen. Aunque el BPMV afecta moderadamente el cultivo de frijol en México (particularmente en Zacatecas), su efecto es devastador en el cultivo de soya, una planta muy relacionada al frijol, cuyo cultivo es de gran importancia en países como Canadá, Estados Unidos, Brasil o Argentina.

virus del moteado de la vaina del frijol

Las plantas, al igual que nosotros, se defienden de los virus produciendo una gran variedad de moléculas, entre ellas, distintas proteínas. Un tipo de estas proteínas son las llamadas “chaperonas moleculares” cuya función es ayudar a otras proteínas a adquirir una estructura estable. Aunque existen distintas clases de chaperonas moleculares, en este trabajo hablaremos específicamente de una proteína que pertenece al grupo de chaperonas llamadas “pequeñas proteínas de choque térmico” (o sHSPs, por small heat shock proteins).

Se ha propuesto que las sHSPs ayudan a otras proteínas (que llamaremos proteínas “cliente”, porque son a las que atienden) que no tienen una estructura estable, a través de un largo “abrazo” que las envuelve, impidiendo que éstas colapsen entre sí y que formen agregados que son muy dañinos para la célula. En pasos posteriores, las proteínas “cliente” son auxiliadas por otra gama de chaperonas moleculares, que las asisten para que adquieran una estructura estable. Cuando esto ocurre, las sHSPs repliegan su “abrazo”, y así, tanto las sHSPs como las proteínas “cliente” pueden volver a realizar sus funciones normales en la célula.

En nuestro laboratorio hemos descubierto que, en la planta de frijol, el gen que codifica para una sHSPs (llamada Nodulina 22), produce esta proteína a baja concentración cuando las condiciones de crecimiento son benéficas para la planta (es decir, cuando el clima es adecuado y la planta no tiene enfermedades), pero su producción aumenta dramáticamente, por ejemplo, cuando el calor es excesivo, o cuando existe una infección viral. Esta chaperona se encuentra en el retículo endoplásmico (RE), que es el organelo en donde se producen la mayor parte de las proteínas de una célula.

Se sabe que el RE es particularmente sensible a los entornos cambiantes, y que una falla en sus funciones lleva a una acumulación de proteínas cuyos aminoácidos componentes presentan una organización espacial alterada (mal plegadas), que pueden formar agregados, con consecuencias terribles para la célula. En animales, por ejemplo, se sabe que la acumulación de agregados de proteínas en el RE está asociada a enfermedades neurodegenerativas como Parkinson o Alzheimer. Por otro lado, algunas fallas en el funcionamiento del RE en plantas, disminuye su capacidad de respuesta y de adaptación a distintos tipos de estrés ambiental, orillándolas incluso a la muerte.

Con nuestro trabajo hemos descubierto que, bajo condiciones óptimas de crecimiento, las plantas de frijol que no producen Nodulina 22 (y que técnicamente se denominan Nod22) infectadas con el virus del moteado de la vaina del frijol, tienen el follaje deformado, son mucho más pequeñas y producen menos semillas por vaina, comparadas con aquellas que sí la producen (y que se llaman Nod22+).

Estas observaciones nos llevaron a pensar que las plantas Nod22 eran menos resistentes al ataque del virus y que este aumentaba su población en la planta y por ello causaba un daño mayor. Sin embargo, para nuestra sorpresa, cuando medimos la población del virus BPMV encontramos cantidades iguales en plantas Nod22 y Nod22+.

¿Recuerdan que la Nodulina 22 reside en el RE y que este organelo sintetiza la mayor parte de las proteínas de una célula? Nosotros creemos que cuando el virus ataca a la planta y comienza la infección, también se inicia el mecanismo de defensa de la planta. Este proceso requiere de la síntesis inmediata de numerosas proteínas de defensa, muchas de las cuales se sintetizan en el RE, y precisan de la acción de distintas chaperonas moleculares, entre ellas, de la Nodulina 22.

Dado que las plantas de frijol Nod22 (recuerden que éstas no producen Nodulina 22) se encuentran muy afectadas, es posible que esta demanda repentina por la síntesis de las proteínas de defensa, en ausencia de Nodulina 22, resulte excesiva, y lleve a la formación de agregados de proteínas mal plegadas, los cuales resultan dañinos para la planta. A la luz de estos resultados, consideramos que es importante ahora generar y evaluar el desempeño de variedades genéticamente modificadas de frijol o de soya que produzcan una mayor cantidad de Nodulina 22 , pues es posible que éstas, al ser infectadas con el virus del moteado de la vaina del frijol o BPMV, presenten una mayor tolerancia a los efectos del virus.

Dra. Claudia Díaz Camino

claudia@ibt.unam.mx

Fuente: Revista Biotecnología en Movimiento

universidadagricola.com

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