La Cenicienta de la biología química
Pequeñas moléculas, hasta ahora ignoradas, tienen funciones reguladoras en la reducción del estrés
Los organismos vivos producen una gran cantidad de pequeños compuestos moleculares, llamados metabolitos. Aunque está claro que las pequeñas moléculas son fundamentales en todos los aspectos de la vida, a menudo se desconocen sus funciones exactas. Para colmar esta laguna de conocimientos, y dado que las pequeñas moléculas actúan uniéndose a las proteínas, el grupo de Aleksandra Skirycz, del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de plantas, desarrolló una novedosa estrategia para identificar estos complejos proteína-molécula. Un importante grupo de pequeñas moléculas identificadas mediante esta novedosa estrategia son los nucleótidos 2',3'-cAMP, que son productos de la degradación del ARN y parecen desempeñar un importante papel en la regulación de las respuestas al estrés.
Representación esquemática de los efectos del tratamiento con 2',3'-cAMP en A. thaliana a nivel de transcriptómica, proteómica y metabolómica. Se demostró que el 2', 3'-cAMP induce los mismos cambios en la planta que el estrés abiótico como la sequía, el calor, las heladas, el suelo salinizado o la deficiencia de nutrientes.
Dr. Monika Chodasiewicz
Cuando las condiciones son desfavorables, los seres vivos -ya sean bacterias, plantas, animales o humanos- reaccionan con estrés. En los seres humanos, el estrés crónico tiene efectos negativos en el metabolismo, el sistema inmunitario y el cardiovascular, y perjudica la regulación del sueño, el aprendizaje, la memoria y los procesos de atención. Se considera que las plantas están estresadas cuando se produce una alteración del crecimiento o de la capacidad reproductiva. En ellas, el estrés suele estar provocado por la sequía, el calor, las heladas, los suelos salinizados o las carencias de nutrientes, entre otras cosas. Esto es motivo suficiente para investigar con más detalle qué procesos tienen lugar en el interior de los organismos vivos durante el estrés y cuáles son decisivos. En el futuro, estos conocimientos podrían ayudar a las plantas a afrontar mejor el estrés, lo que tendría un efecto positivo en la calidad de las plantas y el rendimiento de los cultivos. Ya se ha demostrado en el pasado que el estrés provoca una acumulación de nucleótidos 2',3'-cíclicos (pequeñas moléculas de ARN). Hasta ahora no se ha prestado mucha atención a este hecho porque los nucleótidos 2',3'-cíclicos son un producto intermedio de la degradación del ARN al que no se le ha atribuido ninguna función.
Monika Chodasiewicz, hasta hace poco postdoc en el Instituto Max Planck de Fisiología Vegetal Molecular de Potsdam-Golm en el grupo de investigación de Aleksandra Skirycz, ahora profesora en la Universidad Rey Abdullah (KAUS) de Arabia Saudí, explica: "Desde los resultados de nuestra investigación de 2018, que ya indicaban que el 2',3'-cAMP podría tener una función reguladora en la formación de gránulos de estrés (SG), estábamos seguros de que debía haber algo más."
Los gránulos de estrés son acumulaciones densas de proteínas y ARN en el citosol que se forman cuando la célula está sometida a estrés. Desde entonces, los dos científicos sospechan que el 2',3'-cAMP podría servir como molécula de señalización para desencadenar cambios moleculares en respuesta al estrés. De hecho, en el trabajo que ahora se presenta, utilizando un enfoque ómico en combinación con la biología celular, pudieron demostrar que la adición de 2',3'-cAMP desencadena una respuesta celular que imita la respuesta al estrés. La administración de 2',3'-cAMP indujo cambios en sus plantas experimentales a nivel del transcriptoma (moléculas de ARN), el proteoma (proteínas) y el metaboloma (composición de componentes). Los cambios observados corresponden a las respuestas que se producen durante el estrés. Además, el 2',3'-cAMP afecta a los denominados cuerpos de procesamiento, que son estructuras microscópicas y delimitadas en la célula compuestas por enzimas que desempeñan un papel importante en la degradación del ARNm.
Aleksandra Skiycz, actualmente profesora del Instituto Boyce Thompson y de la Universidad de Cornell, explica: "Nuestro trabajo es otro importante indicio de que muchos de los reguladores más importantes de moléculas pequeñas son compuestos químicamente simples y evolutivamente antiguos. Como resultan bastante discretos, también se les podría llamar las Cenicientas de la biología química". Las pequeñas moléculas ofrecen oportunidades únicas para el desarrollo de fármacos y productos agroquímicos gracias a sus funciones de señalización y regulación. Por lo tanto, los hallazgos de la presente investigación podrían conducir a innovaciones en el campo de los nucleótidos cíclicos destinadas a alterar y, en el mejor de los casos, mejorar la salud de las plantas y sus respuestas a los estímulos ambientales. "Nuestros descubrimientos abren una nueva dimensión para la investigación y proporcionan nuevas oportunidades para el estudio de vías de señalización no descubiertas anteriormente", comenta Monika Chodasiewicz sobre los resultados de la investigación del grupo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
