Proxecto H2020 PLISUS: Sinalización lipídica das plantas baixo seca e estrés salino

Como os lípidos antiestrés axudan a que as plantas sexan máis resistentes Describir como un grupo de proteínas axuda a avisar as plantas de factores estresantes como a seca e a salinidade podería axudar a sementar as sementes dunha agricultura máis sostible e unha seguridade alimentaria para unha poboación mundial en rápido crecemento. As condicións ambientais adversas limitan os lugares onde se poden cultivar e poden provocar perdas de rendemento. Dado que os factores estresantes como a seca e o sal desencadean cambios na fisioloxía e a bioquímica das plantas, comprender como as plantas os perciben e se adaptan a eles converteuse nunha cuestión de investigación urxente.

Sábese que unha serie de compostos orgánicos, coñecidos colectivamente como lípidos, que constitúen a membrana dunha célula vexetal son clave. «Dous lípidos, o diacilglicerol e o ácido fosfatídico, coñecidos como "segundos mensaxeiros" esenciais, desencadean cambios fisiolóxicos a nivel celular dunha planta», explica Miguel Botella, coordinador do proxecto PLISUS, financiado pola UE. "Dado este importante papel, deben estar estritamente regulados, polo que quixemos explorar algúns dos mecanismos clave que o fan posible." O obxectivo do proxecto era explorar o papel dos sitios de contacto entre as unidades de traballo dunha célula (orgánulos), especialmente os situados na chamada membrana plasmática do retículo endoplasmático, coñecidos por ser esenciais para a comunicación e a regulación dos procesos celulares.

Esta investigación levouse a cabo co apoio do programa Marie Sködowska-Curie Actions. Explorando o retículo endoplasmático-membrana plasmática Nas plantas, as membranas celulares forman numerosos sitios de contacto entre a maioría dos orgánulos da célula, incluída a membrana plasmática que rodea as células, proporcionando protección do ambiente externo. As células vexetais desenvolveron varios procesos de sinalización para avisar dos factores de estrés e desencadear procesos de protección. A sinalización lipídica move os lípidos da membrana plasmática á membrana do retículo endoplasmático. Unha familia de proteínas chamadas sinaptotagminas (SYT) son esenciais para este proceso, xa que "facen pontes" entre as membranas. Estudos previos demostraran que os SYT conteñen unha rexión chamada dominio SMP que se demostrou que se une a unha clase de lípidos chamados fosfolípidos, o que suxire o mecanismo polo cal as proteínas SYT regulan a sinalización lipídica. "As proteínas SYT poderían estar a mover estes fosfolípidos da membrana plasmática ao retículo endoplasmático, onde se modifican antes de seren enviados de volta á membrana plasmática para contrarrestar o estrés", engade Botella.

Para investigar isto, o equipo empregou microscopía confocal para estudar unha planta modelo, o agrón (Arabidopsis thaliana), utilizando plantas silvestres como grupo de control, xunto con mutantes SYT aos que se lles inseriu unha proteína SYT non funcional. Para analizar como a endocitose, o proceso que as células empregan para regular as substancias que entran e saen das células, se ve afectada polo estrés, estudaronse as plantas en condicións de control e despois de tratamentos en frío. Descubriron que a endocitose estaba afectada nos mutantes, xa que o estrés por frío alteraba o contido de lípidos de diacilglicerol na membrana plasmática. Para obter máis información sobre este proceso, o proxecto empregou a análise transcriptómica para buscar outros xenes que puidesen estar a controlar o proceso de endocitose. Aínda que o proxecto atopou proteínas de interese, necesítase máis investigación antes de poder sacar conclusións. "Traballos anteriores describiron como os SYT manteñen a estabilidade do lípido de diacilglicerol na membrana plasmática cando están baixo estrés.

«O PLISUS relaciona esta homeostase co proceso endocítico», afirma Botella. «Sorprendeunos que os complexos SYT mutados non poidan realizar endocitose en absoluto, o que suxire que o contido de diacilglicerol na membrana plasmática é un regulador esencial deste proceso». Cultivos máis resilientes Os coñecementos obtidos con PLISUS contribúen aos esforzos para mellorar a resiliencia dos cultivos mediante programas de reprodución selectiva ou manipulación xenética. «Dado que a escaseza de auga e a alta salinidade restrinxen os lugares onde se poden cultivar cultivos e plantas hortícolas, os nosos achados poderían ter aplicacións prácticas moi específicas», explica José Aznar-Moreno, investigador do proxecto.

Dado que o mecanismo molecular subxacente exacto e as consecuencias fisiolóxicas da relación entre o complexo SYT e a vía endocítica seguen sendo descoñecidos, este é agora o foco de atención dos investigadores.