Un equipo de ingenieros agrícolas de la universidad alemana de Hohenheim, en colaboración con investigadores del Department of Plant Biology de la Carnegie Institution, en Estados Unidos, ha descubierto el mecanismo responsable de la absorción limitada de nutrientes por parte de las plantas.
Los ingenieros pretenden utilizar este descubrimiento para crear plantas capaces de almacenar sus materias primas en previsión de periodos climáticos desfavorables, informa la Carnegie Institution en un comunicado. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Nature.
Se trata de la primera constatación empírica de que la interacción entre moléculas vecinas es esencial para la regulación de entrada de nutrientes en las células vegetales, y dado que plantas, animales, bacterias y hongos comparten genes similares para esta misma actividad, los investigadores creen que el mismo rasgo podría hallarse en todas las especies.
El descubrimiento serviría por tanto desde para comprender mejor algunas enfermedades humanas hasta para mejorar las cosechas.
Trabajo en equipo
Según uno de los autores del estudio, Dominique Loqué, cada célula de cada organismo posee un sistema de incorporación de nutrientes y rechazo de desechos. Algunos de estos sistemas están formados por estructuras proteicas porosas que son transportadoras, y que se encuentran en la superficie de la membrana exterior de la célula.
Cada poro es capaz de transportar los nutrientes de manera individual, pero lo que ha resultado realmente sorprendente es descubrir que estos poros no pueden actuar sin una estimulación que provenga de los otros poros que les rodean.
Para evitar una acumulación tóxica de elementos en el interior de cualquier célula vegetal, existe un mecanismo natural de cierre que impide su paso. En las membranas celulares se encuentran una serie de proteínas asociadas en tríos y que forman un túnel, que es por donde penetra en el citoplasma un nutriente fundamental para las plantas, el nitrógeno, que las plantas toman del suelo en forma de amonio.
Señales moleculares
Las proteínas son las transportadoras del amonio, pero cuando la célula está ya llena de nitrógeno, envía una molécula a modo de señal a la entrada del túnel formado por las proteínas, y la primera proteína del trío sufre entonces un proceso de fosforilación, que es uno de los principales procesos en los mecanismos de regulación proteica y que consiste en la adición de un grupo fosfato a una proteína.
Así, la configuración del amonio se transforma, lo que produce a su vez una modificación de las otras dos proteínas transportadoras, provocando el cierre del túnel y que el amonio no pueda penetrar más en la célula.
En un estudio paralelo, los investigadores consiguieron desviar este mecanismo, lo que sugiere que las plantas modificadas podrían ser capaces de almacenar elementos nutrientes en periodos de abundancia para utilizarlos, en caso de necesidad, en posteriores condiciones desfavorables.
Rápida reacción
Para las plantas de uso agrícola, un buen almacenaje de nitrógeno es importante por diversas razones. Con el hidrógeno extra, las plantas podrían seguir desarrollándose en periodos de sequía, en los que la ausencia de precipitaciones no permite la disolución de las sales del suelo, que por tanto no pueden ser absorbidas por las raíces.
Al contrario, en periodos de lluvias demasiado abundantes, a las plantas les falta oxígeno, por lo que no cuentan con la energía suficiente para absorber el nitrógeno. La reserva de elementos nutritivos puede ser de gran utilidad en este caso, para asegurar su supervivencia.
Según otro de los ingenieros encargados de la investigación, Wolf Frommer, la rápida reacción en cadena de los diversos poros formados por las proteínas permite al sistema cerrar de manera extremadamente rápida e incluso memorizar exposiciones previas.
Por otro lado, Frommer señala que este mecanismo se encuentra en todo tipo de organismos vivos, incluso en el hígado humano, que excreta nitrógeno, por lo que podría ayudar a comprender su funcionamiento.
Los ingenieros pretenden utilizar este descubrimiento para crear plantas capaces de almacenar sus materias primas en previsión de periodos climáticos desfavorables, informa la Carnegie Institution en un comunicado. Los resultados de esta investigación han sido publicados en la revista Nature.
Se trata de la primera constatación empírica de que la interacción entre moléculas vecinas es esencial para la regulación de entrada de nutrientes en las células vegetales, y dado que plantas, animales, bacterias y hongos comparten genes similares para esta misma actividad, los investigadores creen que el mismo rasgo podría hallarse en todas las especies.
El descubrimiento serviría por tanto desde para comprender mejor algunas enfermedades humanas hasta para mejorar las cosechas.
Trabajo en equipo
Según uno de los autores del estudio, Dominique Loqué, cada célula de cada organismo posee un sistema de incorporación de nutrientes y rechazo de desechos. Algunos de estos sistemas están formados por estructuras proteicas porosas que son transportadoras, y que se encuentran en la superficie de la membrana exterior de la célula.
Cada poro es capaz de transportar los nutrientes de manera individual, pero lo que ha resultado realmente sorprendente es descubrir que estos poros no pueden actuar sin una estimulación que provenga de los otros poros que les rodean.
Para evitar una acumulación tóxica de elementos en el interior de cualquier célula vegetal, existe un mecanismo natural de cierre que impide su paso. En las membranas celulares se encuentran una serie de proteínas asociadas en tríos y que forman un túnel, que es por donde penetra en el citoplasma un nutriente fundamental para las plantas, el nitrógeno, que las plantas toman del suelo en forma de amonio.
Señales moleculares
Las proteínas son las transportadoras del amonio, pero cuando la célula está ya llena de nitrógeno, envía una molécula a modo de señal a la entrada del túnel formado por las proteínas, y la primera proteína del trío sufre entonces un proceso de fosforilación, que es uno de los principales procesos en los mecanismos de regulación proteica y que consiste en la adición de un grupo fosfato a una proteína.
Así, la configuración del amonio se transforma, lo que produce a su vez una modificación de las otras dos proteínas transportadoras, provocando el cierre del túnel y que el amonio no pueda penetrar más en la célula.
En un estudio paralelo, los investigadores consiguieron desviar este mecanismo, lo que sugiere que las plantas modificadas podrían ser capaces de almacenar elementos nutrientes en periodos de abundancia para utilizarlos, en caso de necesidad, en posteriores condiciones desfavorables.
Rápida reacción
Para las plantas de uso agrícola, un buen almacenaje de nitrógeno es importante por diversas razones. Con el hidrógeno extra, las plantas podrían seguir desarrollándose en periodos de sequía, en los que la ausencia de precipitaciones no permite la disolución de las sales del suelo, que por tanto no pueden ser absorbidas por las raíces.
Al contrario, en periodos de lluvias demasiado abundantes, a las plantas les falta oxígeno, por lo que no cuentan con la energía suficiente para absorber el nitrógeno. La reserva de elementos nutritivos puede ser de gran utilidad en este caso, para asegurar su supervivencia.
Según otro de los ingenieros encargados de la investigación, Wolf Frommer, la rápida reacción en cadena de los diversos poros formados por las proteínas permite al sistema cerrar de manera extremadamente rápida e incluso memorizar exposiciones previas.
Por otro lado, Frommer señala que este mecanismo se encuentra en todo tipo de organismos vivos, incluso en el hígado humano, que excreta nitrógeno, por lo que podría ayudar a comprender su funcionamiento.