El post de hoy es obra de Andrés Cayuela, alumno de la asignatura de comunicación científica del máster en biotecnología molecular y celular de plantas.
Hace menos de un año, se ha creado un laboratorio de investigación en el CSIC en colaboración con el centro mixto de investigación y enseñanza IBMCP. Su objetivo principal es comprender cómo el equilibrio de proteínas en las plantas afecta su crecimiento y adaptación a diversas condiciones de estrés, como la falta de nutrientes, la escasez de agua y la presencia de enfermedades.
Dentro de este estudio, se investigan unas proteínas llamadas quinasas, que desempeñan un papel crucial en la regulación de la transcripción, la traducción y el metabolismo energético de las plantas. Sin embargo, aún no se conocen completamente los detalles de los mecanismos moleculares que subyacen a su funcionamiento.
En base a investigaciones recientes, se ha descubierto que los cambios en la localización celular de una de estas quinasas, SnRK1, son esenciales para inhibir el crecimiento de las raíces en respuesta a una hormona llamada ABA, que interviene en la respuesta a sequía en las plantas. Por lo tanto, los próximos pasos de investigación se enfocarán en comprender con precisión cómo se produce este cambio de posición de SnRK1 en respuesta al ABA.
Se ha planteado la hipótesis de que la translocación de SnRK1 y la posterior inhibición del crecimiento podrían desencadenarse mediante una modificación química específica en un aminoácido serina dentro de la proteína. Para probar esta hipótesis, se está llevando a cabo un análisis del estado de fosforilación de SnRK1 en diferentes contextos genéticos utilizando anticuerpos específicos para detectar la fosforilación en serina. Cuando hablamos de fosforilación nos referimos a una pequeña modificación química, en este caso en un punto en concreto de la proteína que es la serina ya mencionada y esta modificación suele tener el proceso de activar o desactivar una función, como si fuera un interruptor. Además, en estos mismos contextos genéticos, se examinará la actividad de una molécula llamada TOR, la cual regula y coordina varios procesos en las plantas, como su crecimiento.
Además, se está investigando si algunas proteínas llamadas MAPK pueden fosforilar SnRK1 mediante la realización de experimentos en células bacterianas que expresan tanto la quinasa como el sustrato, es decir el supuesto objetivo de estas MAPK. También se están generando plantas transgénicas, es decir plantas modificadas genéticamente de la especie Arabidopsis thaliana que expresan versiones modificadas de SnRK1 para confirmar la importancia fisiológica de la fosforilación en serina de esta proteína. Estas versiones modificadas lo que hacen es imitar de forma permanente la fosforilación que tanto nos interesa, como si dejásemos el interruptor encendido y la idea es juntar dos mutaciones opuestas en una misma planta, la fosforilación permanente mencionada y una mutación que reduce drásticamente la producción de SnrK1 para ver si la primera compensa a la segunda. También estamos probando como reaccionan estas plantas con la mutación que hace que la SnrK1 esté constantemente fosforilada si tratamos a las plantas con la hormona ABA o con sustancias que inhiban la acción de las MAPK.
En resumen, si logramos entender los mecanismos moleculares que activan y regulan esta quinasa, podríamos utilizar este conocimiento para desarrollar plantas más resistentes a situaciones de estrés biótico (por ejemplo, enfermedades) y abiótico (como la falta de agua o nutrientes). Esto sería de gran importancia, ya que ayudaría a mejorar los rendimientos de los cultivos y podría contrarrestar la actual tendencia de pérdida de cosechas y el aumento de los precios de los alimentos.