Los científicos de Salk desenredan la señalización de las hormonas esteroides en las plantas

3 de mayo de 2006

Los científicos de Salk desenredan la señalización de las hormonas esteroides en las plantas

3 de mayo de 2006

La Jolla, CA – Cuando se les administran inyecciones adicionales del esteroide vegetal brassinolide, las plantas se “bombean” como lo hacen los jugadores de béisbol de las grandes ligas con esteroides. Al rastrear la señal de la brasinólida en lo profundo del núcleo de la célula, los investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos han desentrañado cómo la hormona que estimula el crecimiento realiza su trabajo a nivel molecular.

Los investigadores de Salk, dirigidos por joanne chory, profesor del Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Plantas e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, publicó sus hallazgos en la revista de esta semana. Naturaleza.

“La hormona esteroide brassinolide es fundamental para el crecimiento de las plantas. Sin él, las plantas siguen siendo enanas extremas. Si vamos a entender cómo crecen las plantas, necesitamos entender la vía de respuesta a esta hormona”, dice Chory. "Este estudio aclara lo que sucede aguas abajo en el núcleo cuando la brasinólida le indica a una célula vegetal que crezca".

Brassinolide, miembro de una familia de hormonas vegetales conocidas como brasinoesteroides, es un elemento clave de la respuesta de las plantas a la luz, permitiéndoles ajustar el crecimiento para alcanzar la luz o fortalecer los tallos. La explotación de sus potentes propiedades promotoras del crecimiento podría aumentar el rendimiento de los cultivos o permitir a los productores hacer que las plantas sean más resistentes a la sequía, los patógenos y el clima frío.

Desafortunadamente, sintetizar brasinoesteroides en el laboratorio es complicado y costoso. Pero comprender cómo funcionan los esteroides vegetales a nivel molecular puede conducir algún día a formas baratas y sencillas de aumentar las cosechas.

Del mismo modo, dado que los niveles bajos de brassinólidos están asociados con el enanismo, la manipulación de los niveles hormonales durante las temporadas de inactividad puede permitir a los productores controlar la altura de los pastos, árboles u otras plantas, eliminando así la necesidad de manicurar constantemente los jardines.

Con base en estudios anteriores, los investigadores de Salk habían desarrollado un modelo que explicaba lo que sucede dentro de una célula vegetal cuando la brasinólida le indica a una célula vegetal que comience a crecer.

Pero un modelo es sólo un modelo. A menudo, la evidencia a favor de un modelo en particular es indirecta y podría respaldar múltiples modelos. Al describir los componentes de la cascada de señalización que transmite el mensaje de la brassinolida al núcleo de una célula, el investigador postdoctoral y autor principal del estudio Grégory Vert, ahora en el Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en Montpellier, Francia, dijo: "Todos los actores son viejos conocidos y sabíamos por estudios genéticos que estaban involucrados en esta vía. Pero cuando volvimos a visitar al antiguo equipo, quedó claro que teníamos que revisar el modelo original”.

Cuando los brasinoesteroides se unen a un receptor en la superficie de la célula, una enzima intracelular llamada BIN2 se inactiva por un mecanismo desconocido. Previamente, los investigadores pensaron que la inactivación de BIN2, que es una cinasa, liberaba una segunda proteína conocida como BES1 del atrapamiento en el citoplasma, el compartimento acuoso que rodea el núcleo de una célula, y le permitía migrar o "transportarse" al núcleo donde se modificaba. la actividad de los genes que regulan el crecimiento de las plantas.

Sin embargo, una inspección más cercana reveló que BIN2 reside en múltiples compartimentos de una célula, incluido el núcleo, y es allí, no en el citoplasma, donde BIN2 se encuentra con BES1 y evita que active los genes de crecimiento. “De repente, el 'modelo de lanzadera BES1' ya no tenía sentido”, dice Vert, y agrega que se necesitaron muchos experimentos cuidadosamente diseñados para convencerse a sí mismo ya otros de que era hora de retirar el modelo anterior.

Ahora surge una nueva imagen de cómo los brasinoesteroides estimulan el crecimiento de las plantas en base a esos experimentos: todavía se cree que las hormonas esteroides inactivan BIN2 y activan recíprocamente BES1, pero en lugar de liberar BES1 para transportarse al núcleo, ahora está claro que ocurre el paso de activación crucial. en el núcleo donde BES1 ya está preparado para la acción. Una vez liberado de la inhibición de BIN2, BES1 se asocia consigo mismo y con otros factores reguladores, y esta forma modificada de BES1 se une al ADN, activando decenas de genes diana.

Refiriéndose al trabajo de Vert y otros miembros del equipo de brasinoesteroides, Chory dice: "El modelo anterior puede estar descartado, pero los nuevos estudios de Greg, junto con los de los antiguos posdoctorados, Yanhai Yin y Zhiyong Wang, nos han permitido desentrañar el problema nuclear". eventos que controlan las respuestas de los brasinoesteroides a nivel genómico. Esto dirige nuestra atención al último misterio: la brecha en nuestra comprensión de los eventos entre la unión de esteroides en la superficie celular y estos mecanismos nucleares”.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.