Para conseguir una inmunidad eficaz de las plantas, se combinan dos mecanismos de defensa
Las plantas utilizan dos tipos de receptores inmunitarios para detectar infecciones: unos en la superficie de la célula y otros en el interior de esta. Los receptores de la superficie celular detectan las moléculas derivadas de los patógenos que se agrupan entre las células vegetales y activan la primera línea de defensa de la planta, denominada inmunidad activada por patrones (PTI, por sus siglas en inglés). Los receptores intracelulares detectan las proteínas efectoras bacterianas que invaden las células hospedadoras de la planta para suprimir los mecanismos de defensa del hospedador y ayudar al patógeno a sobrevivir. La inmunidad activada de este modo se denomina inmunidad activada por efectores (ETI, por sus siglas en inglés). Hasta ahora, los investigadores se han centrado sobre todo en la PTI, es decir, la inmunidad debida a los receptores de la superficie celular, y apenas han investigado la mediada únicamente por los receptores intracelulares. Además, no han conseguido formar una imagen clara de las interacciones entre estos dos mecanismos de defensa. Los científicos que participan en los proyectos ImmunityByPairDesign y PERFECTION, financiados con fondos europeos, han descubierto que ninguna de las dos rutas inmunitarias es suficiente por sí sola para proporcionar resistencia eficaz contra las bacterias. Sin embargo, cuando se activan ambos mecanismos conjuntamente, se frena el avance de la bacteria. El equipo de investigación descubrió este dato significativo al estudiar la ETI sin inducir la PTI. Para ello, se alteró la planta modelo «Arabidopsis thaliana», u «oruga», con el fin de utilizar una sustancia química que iniciara la producción de proteínas efectoras en el interior de las células vegetales. Las proteínas eran de una bacteria patógena denominada «Pseudomonas syringae». «En principio, el sistema de efectores inducibles se generó para estudiar la ETI sin que interfiriera la PTI. Pero lo que vimos al principio no tenía sentido, porque la ETI por sí sola no parecía tener mucho efecto. Luego introdujimos la PTI de nuevo en el sistema y, de pronto, lo vimos todo claro», señala el investigador Bruno Pok Man Ngou, de The Sainsbury Laboratory (TSL) (el Reino Unido), anfitrión del proyecto, en un artículo publicado en el sitio web del TSL.
Dos mejor que uno
Si bien los dos mecanismos de defensa diferenciados resultaron ser inadecuados al actuar por separado, al activarse juntos se reforzaban entre sí para ofrecer resistencia potente ante el patógeno de la planta. Más específicamente, cuando los receptores de la superficie celular reconocen un patógeno, activan diversas proteínas cinasas y nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH), componentes de gran importancia para la respuesta de una planta a los ataques patógenos. El equipo descubrió que, cuando los receptores intracelulares detectan a su vez la presencia de efectores patógenos, aumentan la abundancia de proteínas cinasas y NADPH oxidasas a través de diversos mecanismos. Del mismo modo, la respuesta ETI hipersensible, que depende de los receptores intracelulares, se potencia en gran medida a través de la activación de los receptores presentes en la superficie celular. El catedrático Jonathan Jones, científico principal e igualmente del TSL, declara: «Ha sido todo un privilegio trabajar con un equipo maravilloso de coautores en este proyecto de gran importancia. Desde que distinguimos las defensas activadas por los receptores de la superficie celular y por los receptores intracelulares (PTI y ETI) hace quince años, están sin responder las preguntas sobre la forma en que interactúan estas defensas, y cómo actúa la ETI en ausencia de PTI». Este trabajo mejorará la comprensión científica de la inmunidad de las plantas y ayudará a lograr cultivos más fuertes y resistentes a las enfermedades. Los hallazgos de la investigación se han publicado en la revista «Nature». PERFECTION (Probing mechanisms of pathogen effector recognition by plant Resistance proteins to elevate defence gene activation) finalizó en 2018. El proyecto ImmunityByPairDesign (Design and redesign of a plant immune receptor complex), de 6 años de duración, finaliza en septiembre de 2021. Para obtener más información, consulte: Proyecto ImmunityByPairDesign Proyecto PERFECTION
Palabras clave
ImmunityByPairDesign, PERFECTION, receptor, planta, célula, patógeno, inmunidad, inmunidad activada por patrones, inmunidad activada por efectores, nicotinamida adenina dinucleótido fosfato
