Una hormona diseñada por laboratorio puede desbloquear misterios guardados por las plantas.
Al desarrollar una versión sintética de la hormona vegetal auxina y un receptor diseñado para reconocerla, el investigador del Instituto Médico Howard Hughes HHMI Keiko Torii y sus colegas están preparados para descubrir el funcionamiento interno de las plantas.
El nuevo trabajo, descrito el 22 de enero de 2018, en la revista Biología química de la naturaleza , es "una herramienta transformadora para comprender el crecimiento y desarrollo de las plantas", dice Torii, biólogo de plantas de la Universidad de Washington. Esa comprensión puede tener grandes implicaciones agrícolas, lo que plantea la posibilidad, por ejemplo, de una nueva forma de madurar las fresasy tomates.
Para las plantas, la hormona auxina es el rey. Entre muchos otros trabajos, la auxina ayuda a los girasoles a rastrear la luz solar, las raíces crecen hacia abajo y las frutas maduran. Esta amplia gama de trabajos, así como el hecho de que cada célula de una planta puede produciry detectar auxina, hace que sea difícil separar los diversos roles de la hormona. "Ha sido un gran misterio cómo una molécula tan simple puede hacer tantas cosas diferentes", dice Torii.
Ella y sus colegas se propusieron crear una nueva forma de estudiar las respuestas de las plantas a la auxina mediante el diseño de una versión de la hormona hecha en el laboratorio que se puede controlar con precisión. Trabajando con químicos sintéticos en Japón, los investigadores agregaron un pequeño golpe aestructura de la auxina: anillos de hidrocarburos que normalmente no contiene la auxina. Luego, los investigadores modificaron el receptor de auxina de las plantas, una proteína que se encuentra en el exterior de las células vegetales y detecta la auxina. Esta vez, los investigadores eliminaron un aminoácido voluminoso del receptor, creando un agujero del tamaño perfecto que acuna la auxina hecha en el laboratorio. Ese simple interruptor, llamado estrategia de "golpe y agujero", es realmente elegante ", dice Torii.
A continuación, los investigadores probaron si este conjunto combinado, la auxina sintética y el receptor sintético, podría hacer el mismo trabajo que el par auxina / receptor natural de las células. El intrincado diseño del sistema funcionó a la perfección, mostraron experimentos en las raíces.
Normalmente, las raíces expuestas a la auxina dejan de crecer, y en su lugar crecen de lado activando las células madre que salen de la raíz principal. Torii compara el proceso, llamado desarrollo de la raíz lateral, con los extraterrestres que irrumpen en el estómago. Después de detectar la auxina sintética, ArabidopsisLas plantas genéticamente modificadas para producir el receptor de auxina sintética se comportaron de la misma manera que lo normal: cultivan los mismos adornos laterales de las ramas de las raíces.
Además, las raíces que no tenían el receptor de auxina sintética eran esencialmente "ciegas" a la auxina sintética, prueba de que la hormona artificial es detectada solo por el receptor artificial. Torii y sus colegas llaman a este cambio el "secuestro químico" de auxina sintética"- una adquisición bien controlada que ahora permitirá a los investigadores separar la red enredada de los trabajos de auxina en las plantas.
Con su sistema en funcionamiento, los investigadores probaron una pregunta de larga data en biología vegetal. Los científicos sabían que las plántulas en germinación usan auxina para crecer rápidamente. Pero la identidad del receptor exacto que permite que este proceso suceda no se resolvió.
La comunidad científica tenía un sospechoso en mente. El equipo de Torii produjo una planta que carecía de un receptor de auxina llamado TIR1, y en su lugar poseía una versión sintética. Cuando se expusieron a la auxina artificial, estas plántulas comenzaron a crecer rápidamente, comportándose exactamente como si tuvieranel receptor normal. Los resultados sugieren que el alargamiento de la semilla sí ocurre a través del receptor TIR1.
Torii dice que se pueden abordar otras cuestiones científicas fundamentales con este sistema, como el papel de la auxina en la maduración del maíz y en la apertura de los estomas, las estructuras que permiten que las plantas respiren.
Un día, la auxina sintética podría incluso encontrar un lugar en la agricultura. Actualmente, la auxina se rocía sobre las frutas para acelerar la maduración. Pero en altas concentraciones, la hormona puede actuar como un herbicida que mata las plantas. Las frutas diseñadas para transportar el receptor sintético podrían serTorii dice que elimina la necesidad de rociar la auxina de manera indiscriminada, pero advierte que es necesario realizar muchas más pruebas antes de que un sistema de hormona sintética pueda usarse para cultivar alimentos.
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Materiales proporcionado por Instituto Médico Howard Hughes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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