Todos los organismos vivos responden y se adaptan a los cambios en su entorno. Estas respuestas son a veces tan significativas que causan alteraciones en los ciclos metabólicos internos del organismo, un proceso llamado "cambio metabólico". Por ejemplo, el hongo de la explosión del arrozuna especie fúngica patógena que causa la infección por "explosión de arroz" en cultivos de arroz - cambia al "ciclo de glioxilato" cuando la fuente de nutrientes comienza a agotarse. Otra respuesta al cambio ambiental se llama "diferenciación celular", donde las células cambian a otro tipoEn el hongo de la explosión del arroz, por ejemplo, las células fúngicas se diferencian y generan una gran cantidad de presión sobre la pared celular, lo que hace que el hongo desarrolle una estructura especializada llamada "apresorio", que en última instancia facilita la infección.visto en varios organismos, pero aún no está muy claro cómo ocurren exactamente.
En un estudio reciente publicado en iScience , un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio, dirigido por el profesor Takashi Kamakura, descubrió por primera vez que concentraciones extremadamente bajas de ácido acético alteran los procesos celulares en el hongo de explosión de arroz. Su investigación se basó en el hecho de que Cbp1 -Una proteína que puede eliminar los grupos acetilo de la quitina el componente principal de la pared celular de los hongos juega un papel importante en la formación del apresorio al convertir la quitina en quitosano y liberar ácido acético. Explicando el objetivo del estudio, el profesor Kamakura dice:"El cambio metabólico en entornos con deficiencia de nutrientes depende de los cambios en la fuente de nutrientes, pero su mecanismo ha permanecido mal entendido hasta ahora. Dado que se sabía que la quitina inducía una respuesta de resistencia posterior respuesta inmune, especulamos que las funciones de Cbp1 para escapar del reconocimiento deAdemás, debido a que la actividad enzimática de Cbp1 afecta la diferenciación celular, planteamos la hipótesis de que el producto de reacción de la desacetilación de quitina por Cbp1 puede ser un signal para la diferenciación celular "
Para su estudio, los científicos utilizaron una forma mutante del hongo que no produjo Cbp1 y, por lo tanto, no pudo formar un apresorio, ya que no pudo producir ácido acético a partir de quitina. Los científicos observaron que cuando las concentraciones minúsculas de ácido acético, incluso cuandoSe agregaron un mínimo de cien moléculas por espora fúngica, se restableció la formación de un apresorio en los mutantes. Esto implicaba que el ácido acético podría actuar como una señal química para desencadenar la diferenciación celular. Luego, para comprender mejor el papel del ácido acético en el ciclo de glioxilato, los investigadores se centraron en una enzima única de esta vía metabólica: la isocitrato liasa. Descubrieron que las formas mutantes del hongo tenían niveles mucho más bajos de esta enzima, lo que significa que no podían cambiar al ciclo de glioxilato. Pero, como se vio antes,la adición de ácido acético a una concentración extremadamente baja fue suficiente para restablecer los niveles normales de la enzima y así inducir la formación de un apresorio ". Nuestro estudio es el primero en revelar el nuevo papeldel ácido acético en el cambio metabólico y la diferenciación celular en células eucariotas ", comenta el profesor Kamakura.
Curiosamente, estos hallazgos indican que el uso de moléculas de quitina de su propia pared celular podría ser una estrategia de supervivencia utilizada por varios tipos de bacterias y hongos. Esto les permitiría prosperar en entornos privados de nutrientes, como en la superficie de unhoja del huésped - y evitar la defensa del huésped / mecanismos inmunes. El ácido acético podría usarse como fuente de carbono y como una señal para desencadenar el cambio metabólico y la diferenciación celular. El profesor Kamakura explica: "El uso del ácido acético obtenido del propio patógenoLa pared celular para la activación del ciclo de glioxilato es quizás un mecanismo general en varios procesos de infección ".
El hallazgo de que las concentraciones extremadamente bajas de una molécula pequeña y simple como el ácido acético podrían inducir cambios significativos en los procesos celulares no tiene precedentes y solo se conocía antes para ciertas hormonas en animales. Comprender este tipo de interacciones químicas entre especies podría resultar serinmensamente valioso en agricultura, bioingeniería y medicina, por nombrar algunas áreas. El profesor Kamakura concluye: "Aún no se sabe si este fenómeno es común a otros organismos. Pero, dado que los metabolitos como el ácido butírico derivado de las bacterias intestinales humanas soninvolucrados en la activación de las células inmunes y la progresión del cáncer, nuestros hallazgos tienen implicaciones en una amplia variedad de campos, incluida la medicina y la agricultura ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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