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Inanición de plantas para atender la demanda mundial de alimentos

En condiciones de escasez de energía, las plantas reprograman su metabolismo para poder dosificar recursos. Unos científicos estudiaron los mecanismos que subyacen a la restricción del uso de la energía para favorecer la supervivencia de las plantas y, así, atender la demanda de alimentos de una población mundial en aumento, y para afrontar la amenaza del cambio climático.
Inanición de plantas para atender la demanda mundial de alimentos
Todos los organismos regulan su balance energético a través de vías de transducción de señales conservadas a lo largo de la evolución en las que las proteínas enzimáticas que median en la fosforilación, o quinasas, desempeñan un papel importante. De este modo, se modulan las tasas de captura (a través de la alimentación o la fotosíntesis), almacenamiento y utilización de los recursos energéticos para poder mantener el crecimiento y el desarrollo.

Cuando las fuentes de energía disponibles son limitadas, los organismos eucariotas restringen su consumo de energía. La inanición prolongada induce una respuesta, consistente en la programación a gran escala del metabolismo y que se conoce como síndrome de baja energía («low energy syndrome» o LES). Éste se caracteriza por la represión de las actividades biosintéticas y del crecimiento y por la inducción de procesos catabólicos que degradan moléculas almacenadas para liberar energía.

El LES en las plantas fue estudiado gracias al apoyo financiero de la UE al proyecto MERIT (Metabolic reprogramming by induction of transcription). El objetivo de MERIT era comprender los mecanismos que regulan el balance energético en las plantas y sus repercusiones en la supervivencia de las mismas en condiciones de estrés.

Los socios del proyecto fueron capaces de identificar pasos clave de la regulación y generar numerosas herramientas para mejorar el aprovechamiento de los datos sobre la genómica vegetal. Se prestó especial atención a los datos relativos a la transcriptómica, la secuenciación del proteoma y los translatomas. Los investigadores descubrieron que el primer factor de transcripción (el dominio cremallera de leucina básica o dominio bZIP) se regula directamente a través de la fosforilación mediada por la proteína quinasa vegetal SnRK1.

Estas quinasas son cruciales para el equilibrio energético del organismo y regulan el metabolismo primario mediante el control de factores de transcripción que controlan a su vez la expresión de genes que codifican enzimas clave. También se determinó la existencia de perfiles metabólicos diferenciados asociados con el LES, lo que abre una vía para descubrir las moléculas que participan en la reprogramación metabólica.

MERIT mostró que la señalización SnRK1 y la reprogramación del metabolismo son cruciales para determinar la tolerancia y el crecimiento a medida que crecen las plantas. Por lo tanto, el hallazgo del proyecto ayudará a mejorar el rendimiento y la resistencia al estrés de los cultivos. Además, el consorcio exploró el potencial comercial de este trabajo mediante la realización de experimentos altamente controlados en condiciones reproducibles. Asimismo, la participación activa de entidades destacadas de este sector en la productividad de plantas y cultivos permitirá un aprovechamiento efectivo de los descubrimientos científicos de MERIT, lo cual generará importantes beneficios para la población mundial.

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Palabras clave

Escasez de energía, balance energético, quinasas, fosforilación, síndrome de baja energía, MERIT, dominio cremallera de leucina, bZIP, SnRK1
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