Información adicional sobre cómo las plantas regulan espacialmente las hormonas
Las hormonas vegetales, también denominadas fitohormonas, son un grupo de moléculas orgánicas, pequeñas y estructuralmente diversas producidas por las plantas en bajas concentraciones. Generalmente influyen en la transcripción y la expresión génica, a la vez que regulan el desarrollo y el crecimiento. En un principio, se identificaron cinco clases de fitohormonas: ácido abscísico, auxinas, giberelinas, citoquininas y etileno. Esta lista se ha ampliado posteriormente con los brasinoesteroides, los jasmonatos, el ácido salicílico y las estrigolactonas. Hace mucho tiempo que se sabe que las plantas utilizan un mecanismo complejo para regular espacialmente la auxina, y tienen la capacidad de transportar de forma activa una hormona hasta ubicaciones específicas, algo propio de las plantas. Si bien se pensaba que la regulación espacial solo se daba en el caso de las auxinas, también se sabía que muchas hormonas pueden circular dentro las plantas. El equipo del proyecto GAtransport, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se propuso determinar si también se da la regulación espacial con otras hormonas, centrándose en las giberelinas, puesto que son muy distintas de la auxina.
Información sobre el papel de las proteínas
«Razonamos que, si confirmábamos la regulación espacial de las giberelinas, habría otras hormonas más parecidas a la auxina estarían reguladas de forma similar, y que nuestros planteamientos también se podrían aplicar a dichas hormonas», explica Roy Weinstain, coordinador del proyecto de la Universidad de Tel Aviv, entidad anfitriona del proyecto. En el proyecto GAtransport, se demostró que efectivamente las plantas regulan espacialmente las giberelinas. Además, entre otros hallazgos, las herramientas del equipo ya han dado lugar al descubrimiento, por primera vez, de las proteínas que transportan las giberelinas en las plantas, lo cual ha proporcionado mediciones en las raíces de plantas vivas de la velocidad de movimiento de las hormonas, junto con su trayectoria.
Desde una perspectiva molecular
Uno de los desafíos en la investigación de la regulación de las fitohormonas ha sido la dependencia del cribado genético para identificar la función de los genes. La denominada redundancia funcional dificulta este proceso. Esto se debe a que la manipulación de un solo gen no produce un nuevo fenotipo, porque otros genes con funciones comparables compensan la actividad perdida. Para solucionar este problema, GAtransport desarrolló herramientas para observar y manipular directamente la molécula de giberelina. El equipo creó versiones de la hormona marcadas con fluorescencia y que conservaran su actividad biológica innata, de forma que podían visualizarse en tiempo real en la planta. Esto permitió identificar células específicas en las que se acumulan las hormonas, además de las proteínas de transporte responsables. Asimismo, se desarrollaron dos técnicas para manipular la ubicación en la que se forma la hormona, por lo que se pudo observar su movimiento desde estas ubicaciones, así como su trayectoria y cinética. Estas herramientas pueden ampliarse para el estudio de otras fitohormonas. Por ejemplo, el marcado fluorescente también se empleó para estudiar el transporte del ácido abscísico y se desarrollaron técnicas de biología química para manipular las hormonas en plantas enteras vivas a nivel celular. «Estos métodos arrojaron luz sobre el transporte de las hormonas y su función con una resolución espacio-temporal sin precedentes. Estos conocimientos nos acercan a la comprensión del funcionamiento de las fitohormonas a nivel celular», declara Weinstain.
Posibles beneficios de gran alcance
Las fitohormonas se utilizan ampliamente en horticultura y agricultura para aplicaciones que van desde herbicidas al control del crecimiento de las flores y la maduración de los frutos. La manipulación del transporte de hormonas podría abrir este campo a más innovaciones y de una forma más respetuosa con el medio ambiente. «Como los demás organismos carecen de este mecanismo, interferir con el transporte hormonal de las plantas sería menos tóxico que los tratamientos químicos actuales, lo cual reducirá el impacto sobre el medio ambiente», añade Weinstain. Las giberelinas marcadas con fluorescencia desarrolladas por GAtransport ya se utilizan ampliamente en laboratorios de investigación de todo el mundo. El equipo continúa desarrollando sus técnicas de manipulación de hormonas, además de caracterizar las proteínas identificadas como transportadoras de la giberelina, a la vez que trabaja para desvelar la relación entre la regulación del transporte de la giberelina y su patrón de señalización.
Palabras clave
GAtransport, hormona, planta, gen, marcado fluorescente, auxina, giberelina, molécula
