Nueva proteína ayuda a las plantas carnívoras a detectar y atrapar a sus presas

Nueva proteína ayuda a las plantas carnívoras a detectar y atrapar a sus presas

La investigación de los científicos de Salk ayuda a explicar cómo las plantas perciben el tacto y podría tener aplicaciones médicas

LA JOLLA—El roce del ala de un insecto es suficiente para hacer que una trampa para moscas de Venus se cierre de golpe, pero la biología de cómo estas plantas sienten y responden al tacto aún no se conoce bien, especialmente a nivel molecular. Ahora, un nuevo estudio realizado por científicos de Salk and Scripps Research identifica lo que parece ser una proteína clave involucrada en la sensibilidad al tacto de las trampas para moscas y otras plantas carnívoras.

Los hallazgos, publicados el 16 de marzo de 2021 en la revista ELIFE, ayudan a explicar un proceso crítico que ha intrigado durante mucho tiempo a los botánicos. Esto podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo las plantas de todo tipo perciben y responden a la estimulación mecánica, y también podría tener una aplicación potencial en terapias médicas que estimulan mecánicamente células humanas como las neuronas.

"Sabemos que las plantas sienten el tacto", dice el coautor correspondiente. joanne chory, director del Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Plantas de Salk y titular de la Cátedra Howard H. y Maryam R. Newman en Biología Vegetal. “La trampa para moscas de Venus, que tiene una respuesta muy rápida al tacto, brinda la oportunidad de estudiar una modalidad sensorial que históricamente ha sido poco conocida.

Durante mucho tiempo, los científicos han estado fascinados por las trampas para moscas de Venus y las plantas carnívoras; Charles Darwin les dedicó un libro entero. Pero aunque estudios previos han analizado el mecanismo estructural de sus extrañas hojas, no se sabe mucho sobre cómo funcionan a nivel celular. Eso se debe en parte a que las trampas para moscas son difíciles de estudiar. Son extremadamente lentos para crecer, y el genoma de la trampa para moscas no había sido secuenciado hasta hace poco, abriendo la puerta a una investigación genética más profunda.

"Debido a que son tan inusuales, la gente ha estado interesada en estas plantas durante cientos de años, por lo que se sabe bastante sobre ellas a nivel macroscópico, pero los detalles moleculares han sido difíciles de descifrar", dice Carl Procko. , científica del personal del Laboratorio de Biología Molecular y Celular de Plantas de Salk.

En el nuevo estudio, los autores cultivaron trampas para moscas clonadas a partir de esquejes para obtener plantas genéticamente idénticas. Luego, cortaron cuidadosamente miles de pelos microscópicos sensibles al tacto de estas plantas y utilizaron tecnología de secuenciación para identificar qué proteínas eran más abundantes en los pelos.

Con base en investigaciones anteriores, sabían que las proteínas involucradas en la detección del tacto probablemente tendrían la capacidad de mover una corriente eléctrica a través de la célula. Efectivamente, este tipo de proteína fue el segundo tipo más común encontrado en los cabellos. Los científicos llamaron a la nueva proteína FLYCATCHER1. Para probar la proteína, los colegas de Scripps Research la pusieron en células de mamíferos. Las células respondieron produciendo una corriente eléctrica al tocarlas, lo que demuestra que la proteína es sensible a los estímulos mecánicos.

El equipo encontró la misma proteína en los tentáculos de la drosera, una planta carnívora que es un pariente cercano de la Venus atrapamoscas. En la rocío del sol, estos tentáculos pegajosos detectan el movimiento de un insecto que lucha, estimulando la hoja para que se enrosque y atrape a su presa.

“Estos hallazgos son una prueba más de que la proteína FLYCATCHER1 juega un papel fundamental en los pelos desencadenantes de la trampa para moscas de Venus y los mecanismos de la planta que detectan y responden al tacto”, dice Chory.

Como siguiente paso, los autores del estudio quieren hacer una prueba de "knockout" y cultivar trampas para moscas modificadas genéticamente sin la proteína. Si estas trampas para moscas no pueden sentir el tacto, se demostrará de manera concluyente que la proteína FLYCATCHER1 es la responsable.

Otros autores del estudio son Swetha E. Murthy, William T. Keenan, Seyed Ali Reza Mousavi, Adam Coombs y Ardem Patapoutian de Scripps Research; Tsegaye Dabi de Salk; Erik Procko de la Universidad de Illinois en Urbana-Chambaign; y Lisa Baird de la Universidad de San Diego.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Médico Howard Hughes. La Fundación George E. Hewitt para la Investigación Médica y la Universidad de San Diego proporcionaron fondos adicionales.