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Nuevas funciones de proteínas receptoras en la inmunidad de las plantas

Los receptores inmunitarios detectan la presencia de moléculas entregadas por microorganismos extraños y activan respuestas protectoras para repeler a los invasores

Científicos del Max Planck Institute for Plant Breeding Research (MPIPZ) y la University of Cologne, Alemania, han descubierto un mecanismo bioquímico que explica cómo las proteínas inmunitarias defienden a las plantas contra los microorganismos invasores. Sus hallazgos se publican en la revista Cell.

De manera similar a los humanos, las plantas también generan respuestas inmunitarias cuando son invadidas por microorganismos dañinos.

Los actores clave en estas respuestas inmunitarias de las plantas son los llamados receptores inmunitarios, que detectan la presencia de moléculas entregadas por microorganismos extraños y activan respuestas protectoras para repeler a los invasores.

Un subconjunto de estos receptores inmunitarios alberga regiones especializadas conocidas como dominios del receptor toll-interleucina-1 (Toll-interleukin-1 receptor-TIR) ​​y funcionan como enzimas, es decir, proteínas especiales capaces de descomponer la molécula NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide), una molécula pequeña y multifuncional muy abundante que se encuentra en todas las células vivas.

La descomposición de NAD+ activa proteínas inmunitarias adicionales, lo que finalmente culmina en la llamada “respuesta hipersensible”, un mecanismo protector que conduce a la muerte de las células vegetales en los sitios de intento de infección como una forma eficaz de proteger la planta en su totalidad.

Sin embargo, los estudios han demostrado que la descomposición de NAD+, si bien es esencial, no es suficiente para la protección de las plantas, lo que sugiere que deben estar involucrados mecanismos adicionales.

Los autores pudieron demostrar que los receptores TIR no solo descomponen NAD+, sino que poseen una función adicional: también procesan moléculas con enlaces fosfodiéster, como el RNA y el DNA, que están presentes en las células principalmente como moléculas grandes, lineales, de una o dos cadenas.

Mediante análisis estructural se vio que las proteínas TIR forman diferentes estructuras multiproteicas para la descomposición de NAD+ o RNA/DNA, pudiendo así desempeñar dos funciones.

Curiosamente, en lugar del 3′,5′-cAMP/cGMP bien caracterizado, el análisis de los autores mostró que la descomposición del RNA y el DNA por la proteína TIR desencadenaba la producción del llamado 2′,3′-cAMP/cGMP “no canónico”, cuyas funciones precisas hasta ahora no han sido claras.

Como el 2′,3′-cAMP/cGMP promueve la muerte celular en las plantas en respuesta a la infección, sus niveles se mantienen estrictamente controlados por un regulador negativo conocido de la función TIR en plantas, NUDT7, que actúa agotando el 2′,3′-cAMP/cGMP.

Ciertos microorganismos patógenos liberan reguladores negativos similares durante la infección dentro de las células vegetales, y estas proteínas patógenas también podrían agotar el 2′,3′-cAMP/cGMP.

Esto sugiere que los microorganismos invasores han desarrollado estrategias inteligentes para desarmar el mecanismo de defensa vegetal dependiente de 2′,3′-cAMP/cGMP para su propio beneficio.

Identificar y caracterizar los objetivos de 2′,3′-cAMP/cGMP impulsará nuevas estrategias para hacer que las plantas sean más resistentes a los microorganismos dañinos y contribuir así a la seguridad alimentaria.