El fosfato inorgánico es un componente esencial de las membranas celulares, el ADN y las proteínas. También es un componente principal del ATP, la "moneda celular" de la transferencia de energía. Por lo tanto, todas las células necesitan mantener una concentración suficiente de fosfato en su citoplasma yhan desarrollado sistemas para transportar y almacenar este nutriente. Pero, ¿cómo sabe una célula cuánto fosfato necesita realmente? Investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE y la Universidad de Lausana UNIL, Suiza, informan que una región de proteínas específicas, el llamado dominio SPX, señala el estado del fosfato a las células fúngicas, vegetales y humanas. Este dominio proporciona una superficie de unión para pequeñas moléculas que regulan la absorción del nutriente en la célula. Sus hallazgos, que ahora aparecen en ciencia , podría contribuir al desarrollo de cultivos que usan fosfato de manera más eficiente.
Para funcionar correctamente, las células eucariotas, es decir, células de organismos vivos superiores, necesitan mantener niveles suficientes de fosfato. Para absorber este macronutriente, las células fúngicas, vegetales y humanas han desarrollado sistemas de transporte y almacenamiento. Cómo saben las células cuánto fosfato contienencontener en cualquier momento dado, sin embargo, no estaba claro Michael Hothorn, profesor del Departamento de Botánica y Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, y su grupo de investigación reveló la estructura cristalina de un nuevo dominio de proteínas llamado SPX, que está involucrado en muchosvías de señalización de fosfato. Descubrieron que SPX proporciona una superficie de unión para pequeños compuestos llamados moléculas de señalización de pirofosfato de inositol InsP, que pueden interactuar con otras proteínas solo cuando están unidas al dominio SPX. Como los dominios SPX pueden unirse a diferentes proteínas,tales como enzimas, transportadores o proteínas de señalización, los biólogos plantearon la hipótesis de que InsP regula varios procesos celulares involucrados en el fosfatoe homeostasis, de levadura a células humanas.
Una señal ubicua del estado de fosfato de la célula
Esta hipótesis fue explorada en colaboración con investigadores de la UNIL y otras universidades europeas. "Descubrimos que la concentración de InsP cambia en respuesta a la disponibilidad de fosfato. Los niveles de InsP son altos en las células que tienen suficiente fosfato, y caen cuando el fosfato se convierteescaso ", explica Ruta Gerasimaite de UNIL, uno de los primeros coautores del estudio." En las plantas privadas de fosfato, los factores de transcripción específicos activan la expresión de genes transportadores de fosfato. Una vez que la planta está saciada, los dominios SPX se llenan de InsPse unirá e inactivará estos factores de transcripción, y no se absorberá más fosfato del suelo a la célula ", dice Rebekka Wild de UNIGE, otro de los primeros coautores.
Yves Poirier, profesor del Departamento de Biología Molecular de Plantas de la UNIL, y su colega Ji-Yul Jung demostraron esto con la planta modelo Arabidopsis thaliana: cuando los dominios SPX presentes en los transportadores de fosfato se mutan en el lugar que normalmente une InsP,el transporte de fosfato está deteriorado
El papel de InsP se aclaró inicialmente en las células de levadura: "Nos encontramos con InsP al estudiar el mecanismo de la polimerización de fosfato, su ensamblaje en largas cadenas, para el almacenamiento de este compuesto, y nuestros datos muestran que el dominio SPX esun receptor para InsP ", afirma Andreas Mayer, profesor del Departamento de Bioquímica de UNIL. Una vez que se llena el dominio SPX, se activa la enzima involucrada en el almacenamiento de fosfato.
Mejor comprensión de la homeostasis de fosfato
Esta investigación ahora abre nuevas vías para estudiar y comprender mejor la homeostasis del fosfato en los organismos e incluso puede conducir a un uso más eficiente del fosfato en los cultivos. "Los cultivos en los campos generalmente carecen de fosfato y, por lo tanto, necesitan fertilizarse. Sin embargo, elLos recursos de fertilizantes fosfatados están disminuyendo en todo el mundo. Nuestro descubrimiento podría abrir la puerta al desarrollo de cultivos que podrían crecer eficientemente con menos fosfato ", dice Michael Hothorn.
Este artículo es publicado en línea por la revista Ciencia
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Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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