Los investigadores acaban de descubrir mecanismo de manipulación utilizado por bacterias parásitas para retrasar el envejecimiento de las plantas que podría ofrecer nuevas formas de proteger los cultivos alimentarios amenazados por enfermedades.
Los parásitos manipulan los organismos de los que viven para adaptarlos a sus necesidades, a veces de forma drástica. En el caso de algunas plantas, cuando están bajo el efecto de un parásito sufren cambios tan amplios que se las describe como «zombis», explica el estudio. Dejan de reproducirse y sólo sirven de hábitat y huésped para los patógenos parasitarios.
Hasta ahora, no se sabía muy bien cómo sucedía esto a nivel molecular y mecánico, pero una investigación del grupo Hogenhout del Centro John Innes y sus colaboradores, en Reino Unido, publicada en la revista ‘Cell’, ha identificado una molécula manipuladora producida por la bacteria ‘Phytoplasma’ para secuestrar el desarrollo de la planta.
Cuando está dentro de una planta, esta proteína hace que se descompongan reguladores clave del crecimiento, lo que desencadena un crecimiento anormal.
Las bacterias ‘Phytoplasma’ pertenecen a un grupo de microbios famosos por su capacidad para reprogramar el desarrollo de sus plantas huésped. Este grupo de bacterias suele ser responsable de las «escobas de bruja» que se ven en los árboles, donde un número excesivo de ramas crecen juntas.
Estos brotes tupidos son el resultado de que la planta está atrapada en un estado vegetativo «zombi», incapaz de reproducirse y, por tanto, de progresar a un estado de «juventud eterna».
La bacteria del también puede causar enfermedades devastadoras en los cultivos, como el amarillo del aster, que provoca importantes pérdidas de rendimiento en cultivos de grano y de hoja, como la lechuga, la zanahoria y los cereales.
La profesora Saskia Hogenhout, autora correspondiente del estudio, explica que «los fitoplasmas son un ejemplo espectacular de cómo el alcance de los genes puede extenderse más allá de los organismos para impactar en los entornos circundantes».
«Nuestros descubrimientos arrojan nueva luz sobre un mecanismo molecular que está detrás de este fenotipo ampliado y que podría ayudar a resolver un problema importante para la producción de alimentos –añade–. Destacamos una estrategia prometedora para la ingeniería de plantas con el fin de lograr un nivel de resistencia duradera de los cultivos a los fitoplasmas».
Los nuevos hallazgos muestran cómo la proteína bacteriana conocida como SAP05 manipula las plantas aprovechando parte de la maquinaria molecular del propio huésped.
Esta maquinaria, denominada proteasoma, suele descomponer las proteínas que ya no son necesarias dentro de las células vegetales. El SAP05 secuestra este proceso, haciendo que las proteínas de las plantas que son importantes para regular el crecimiento y el desarrollo sean arrojadas a un centro de reciclaje molecular.
Sin estas proteínas, el desarrollo de la planta se reprograma para favorecer a la bacteria, lo que desencadena el crecimiento de múltiples brotes y tejidos vegetativos y pone en pausa el envejecimiento de la planta.
Mediante experimentos genéticos y bioquímicos en la planta modelo ‘Arabidopsis thaliana’, el equipo descubrió en detalle el papel de SAP05.
Curiosamente, SAP05 se une directamente a las proteínas del desarrollo de la planta y al proteasoma. La unión directa es una forma recién descubierta de degradar las proteínas. Normalmente, las proteínas que son degradadas por el proteasoma son marcadas con una molécula llamada ubiquitina de antemano, pero este no es el caso.
Las proteínas del desarrollo vegetal a las que se dirige el SAP05 son similares a las proteínas que también se encuentran en los animales. El equipo tenía curiosidad por ver si SAP05 afectaba también a los insectos que transportan la bacteria de una planta a otra. Descubrieron que la estructura de estas proteínas del huésped en los animales difiere lo suficiente como para que no interactúen con SAP05, por lo que no afecta a los insectos.
Sin embargo, esta investigación permitió al equipo señalar sólo dos aminoácidos en la unidad del proteasoma que son necesarios para interactuar con SAP05. Su investigación demostró que si se cambian las proteínas de la planta para que tengan los dos aminoácidos que se encuentran en la proteína del insecto, ya no son degradadas por SAP05, evitando el crecimiento anormal de la «escoba de bruja».
Este hallazgo ofrece la posibilidad de modificar sólo estos dos aminoácidos en los cultivos, por ejemplo mediante tecnologías de edición genética, para proporcionar una resistencia duradera a los fitoplasmas y a los efectos del SAP05.
