Proxecto H2020 PLISUS: Sinalización de lípidos vexetais baixo estrés salino e seca

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

Sábese que unha serie de compostos orgánicos, coñecidos colectivamente como lípidos, que forman a membrana dunha célula vexetal son fundamentais. "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 estrictamente regulados, polo que quixemos explorar algúns dos mecanismos fundamentais 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 aqueles situados na chamada membrana plasmática do retículo endoplasmático, coñecida por ser esenciais para a comunicación e a regulación dos procesos celulares.

Esta investigación levouse a cabo co apoio do programa Marie Sködodowska-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, incluíndo a membrana plasmática que rodea as células, proporcionando protección do medio externo. As células vexetais desenvolveron varios procesos de sinalización para advertir dos factores de estrés e desencadear procesos protectores. A sinalización lipídica move os lípidos desde a membrana plasmática ata a membrana do retículo endoplasmático. Unha familia de proteínas chamadas sinaptotagminas (SYT) son esenciais para este proceso, xa que "ponte" as membranas. Estudos anteriores mostraran que os SYT conteñen unha rexión chamada dominio SMP que se uniu a unha clase de lípidos chamada fosfolípidos, o que suxire o mecanismo polo cal as proteínas SYT realmente regulan a sinalización lipídica. "As proteínas SYT poderían estar movendo estes fosfolípidos desde a membrana plasmática ata o retículo endoplasmático, onde se modifican antes de ser enviados de volta á membrana plasmática para contrarrestar o estrés", engade Botella.

Para investigar isto, o equipo utilizou microscopía confocal para estudar unha planta modelo, o berro thale (Arabidopsis thaliana), utilizando plantas silvestres como grupo de control, xunto con mutantes SYT que tiñan inserida unha proteína SYT non funcional. Para analizar como a endocitose, que utilizan as células do proceso para regular as substancias que entran e saen das células, se ve afectada polo estrés, estudáronse as plantas en condicións de control e despois de tratamentos con frío. Descubriron que a endocitose estaba deteriorada nos mutantes, xa que o estrés frío alteraba o contido de lípidos de diacilglicerol na membrana plasmática. Para obter máis información sobre este proceso, o proxecto utilizou a análise transcriptómica para buscar outros xenes que poidan estar controlando o proceso de endocitose. Aínda que o proxecto atopou proteínas de interese, é necesaria máis investigación antes de poder extraer conclusións. "Os traballos anteriores describiron como os SYT manteñen a estabilidade do lípido de diacilglicerol na membrana plasmática cando están baixo estrés.

PLISUS vincula esta homeostase co proceso endocítico", di 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 resistentes Os coñecementos de 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 descubrimentos 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 conexión entre o complexo SYT e a vía endocítica seguen sendo descoñecidos, este é agora o foco dos investigadores.