Los autores han logrado demostrar, mediante el modelo vegetal de la Arabidopsis thaliana, que estas proteínas resultan esenciales para la construcción de microrredes impermeables al agua en la raíz de la planta.
De este modo, la planta es capaz de filtrar los nutrientes del suelo y de protegerse frente a microorganismos nocivos.
El estudio, en el que colaboraron científicos de Bélgica, Alemania, Países Bajos y Suiza, fue financiado en parte por el proyecto PLANT-MEMB-TRAFF («Tráfico en las endomembranas de las células vegetales relacionado con la fisiología y el desarrollo»), al que se adjudicó una subvención de inicio (Starting Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI) por valor de 1 199 889 euros a través del área temática «Ideas» del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.
Las que se han descubierto son un grupo de proteínas transmembranales que los autores denominan CASP («proteínas del dominio de la membrana de las bandas de Caspary»), debido a que están ubicadas en las bandas de Caspary (franjas de material especializado de la pared celular que están presentes en la endodermis de la raíz y que generan una barrera frente a la difusión extracelular).
El cometido principal de la endodermis radical es el de coordinar la asimilación de nutrientes y los mecanismos de resistencia al estrés.
Las CASP se han identificado gracias a una técnica de marcado fluorescente. Son codificadas por cinco genes diferentes y su función es indispensable en la formación de las bandas de Caspary.
«Se trata de estructuras comparables a las juntas que impermeabilizan los espacios existentes en la endodermis radical», explicó Niko Geldner, uno de los investigadores participantes en el proyecto. «Las CASP conforman una especie de entramado en el que se fijan otras proteínas para formar una secuencia, dando lugar a una “barrera” tridimensional extremadamente eficaz. Se trata de un descubrimiento fascinante gracias al cual podremos comprender con mayor precisión de qué manera las raíces son capaces de seleccionar los nutrientes beneficiosos y de eliminar los dañinos; en otras palabras, cómo se alimentan las plantas.»
Dado que la mayoría de las plantas funcionan conforme a patrones similares, estos resultados resultarán de utilidad para otras investigaciones en el ámbito de la agricultura sostenible relacionadas con el mecanismo por el que las plantas del arroz, el maíz, el trigo e incluso el tomate obtienen nutrientes.
Los investigadores de PLANT-MEMB-TRAFF señalan además que, puesto que las comparaciones realizadas hasta ahora entre levaduras y diversos animales no han logrado explicar de manera coherente y fiable lo que es verdaderamente fundamental o evolucionado en la organización de las membranas de las células eucariotas, es indispensable investigar el tráfico en las membranas vegetales, lo cual puede revelar otro tipo distinto de célula eucariota y mostrar con mayor precisión cómo ha evolucionado la organización de dichas membranas.
«En última instancia, el objetivo consiste en mejorar la absorción de nutrientes desarrollando plantas que requieran menos agua y fertilizantes, favoreciendo así un tipo de agricultura más sostenible», adujo Niko Geldner.
Comprender la estructura y la función de los compartimentos de las endomembranas es determinante para alcanzar un conocimiento mecanicista del comportamiento de las células eucariotas. Los organismos pluricelulares presentan un mayor grado de complejidad y especialización en sus rutas de tráfico en las endomembranas. Las plantas superiores han desarrollado de manera independiente la pluricelularidad y presentan un sistema de endomembranas muy complejo pero estructurado de otra manera que regula numerosos procesos fundamentales, como la composición de las paredes celulares, la nutrición y las respuestas inmunológicas.
Realmente hasta ahora no se ha empezado a entender con precisión el funcionamiento de la endomembrana vegetal; durante mucho tiempo su estudio se abordó mediante planteamientos basados en la homología, que conllevan un sesgo inherente y se limitan a módulos y rutas que se han conservado tras su evolución a animales, levaduras y plantas.
Así pues, esta investigación supone un avance considerable para la ciencia. Pese a que las bandas de Caspary fueron descritas por primera vez hace 150 años por el botánico Robert Caspary -concretamente en 1865-, hasta hoy eran un enigma los mecanismos y entresijos de sus proteínas.
Para más información:
Universidad de Lausana:
http://www.unil.ch/index.html
Fuente: Cordis
