Un mayor conocimiento de la guerra entre plantas y los microorganismos patógenos
Cuando un microorganismo patógeno invade una planta, se levantan las defensas y se produce una batalla a nivel celular. La comunicación entre las células permite compartir recursos e información en un organismo cuando es necesario. En las plantas, esto se hace a través del simplasto, un sistema particular de finas líneas de conexión llamadas plasmodesmas (PD) que fluyen entre las células. Se cree que las PD son un campo de batalla fundamental entre la planta y el microorganismo patógeno. Durante las respuestas inmunitarias, las plantas regulan la PD para cerrar los vínculos entre las células. Los microorganismos patógenos intentan suprimir esta regulación para mantener las vías abiertas. Sin embargo, se desconocen los motivos exactos de estas acciones. En el proyecto INTERCELLAR, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, los investigadores utilizaron una serie de técnicas experimentales y computacionales para investigar cómo contribuye exactamente el simplasto a las estrategias de infección y defensa. «Las respuestas plasmodésmicas a los microorganismos patógenos y los microorganismos patógenos que atacan y suprimen estas respuestas plasmodésmicas son comunes a una serie de especies y microbios patógenos —afirma Christine Faulkner, directora del proyecto en el Centro John Innes (Reino Unido)—. Espero que nuestros hallazgos sean muy relevantes y puedan trasladarse a otras especies».
Descubrir el papel de los PD
El equipo planteó la hipótesis de que las plantas cierran los PD para acumular hormonas de defensa en las células a fin de responder a una amenaza patógena. Y se pensaba que el microorganismo patógeno combatía esta respuesta para que sus proteínas efectoras —las herramientas que utilizan para infectar— pudieran moverse a nuevas células y empezar a manipularlas, junto con mantener una línea abierta de suministro de hidratos de carbono para impulsar la infección. Para poner a prueba estas hipótesis, el equipo de INTERCELLAR buscó cambios genéticos en el sistema inmunitario y la producción de moléculas en plantas mutadas que no pueden cerrar el PD. También estudiaron un microorganismo patógeno fúngico para encontrar proteínas efectoras que puedan desplazarse entre las células. Asimismo, los investigadores adoptaron métodos más específicos. En las plantas hospedadoras, comprobaron cómo cambiaban las respuestas inmunitarias cuando se perturbaba los PD, y utilizaron modelos para ver si las respuestas eran coherentes con la propagación de señales químicas a través de los PD.
Resultados inesperados e importantes
El equipo del proyecto descubrió muchas proteínas efectoras de un microorganismo patógeno fúngico que pueden desplazarse a través de los PD a las células no infectadas, e incluso uno que se dirige a los propios PD y los abre. Esto demuestra cómo la manipulación puede ayudar al microorganismo patógeno. Curiosamente, los PD cerrados mejoraron la resistencia a ciertos microorganismo patógenos, pero aumentaron la susceptibilidad a otros. Uno de los resultados más importantes fue inesperado. Los investigadores crearon plantas en las que podían cambiar si los PD estaban abiertos o cerrados. Para ello, examinaron las respuestas del calcio, un elemento fundamental de la señalización inmunitaria. Descubrieron que las ondas de calcio desencadenadas por el estrés no dependen de los PD, como se pensaba, sino de la difusión de aminoácidos a través de la pared celular. Esto sugiere que la mayoría de los modelos actuales para la transmisión de ondas de calcio en las plantas son probablemente incorrectos, y en su lugar apoyan una hipótesis propuesta en 1926 por Ricca para la transmisión de célula a célula de las señales de estrés. «Los inesperados hallazgos sobre la onda de calcio desafían los modelos y dogmas existentes, y generan muchas preguntas nuevas sobre la transmisión de señales en las plantas», añade Faulkner.
Replanteamiento de la comunicación entre las células vegetales
El laboratorio de Faulkner continuará en la línea de esta investigación, con un cambio de énfasis a la luz de las conclusiones del proyecto. «Algunas de ellas ya nos están llevando en direcciones que no se centran únicamente en los PD —señala Faulkner—. Nos llevan a aguas inexploradas, ¡lo cual es emocionante!».
Palabras clave
INTERCELULAR, planta, microorganismo patógeno, calcio, plasmodesmas, resistencia, hospedador, fúngico, simplasto
