Las células vegetales moribundas advierten a las células sanas que se salven de la enfermedad

La «reunión en el lecho de muerte», el «último hurra»: no es raro que los seres vivos se animen misteriosamente en los momentos previos a la muerte. Resulta que las plantas también lo hacen, al menos a nivel celular.

Un nuevo estudio muestra que las células vegetales enfermas se recuperan antes de su muerte final, activando su maquinaria de producción de proteínas antes de que la vida desaparezca. Este aumento al final de la vida tiene un propósito importante: en realidad ayuda al resto de la planta a mantenerse saludable, dice el profesor de biología de Duke, Xinnian Dong.

Dong y sus colegas identifican la fuerza impulsora detrás de este repunte de las células al final de su vida útil en el estudio del 20 de febrero. número 17 de la revista Huésped celular y microbio.

Cualquiera que haya cuidado un jardín o haya tratado de revivir una triste planta de interior sabe que, al igual que las personas, las plantas también pueden enfermarse.

De hecho, más del 15 % de los cultivos de los que dependemos para la alimentación, como el trigo, el arroz y el maíz, se pierden debido a patógenos de plantas como hongos y bacterias, lo que cuesta $220 mil millones cada año.

Afortunadamente, las plantas tienen un sistema de defensa incorporado para ayudarlas a combatir las enfermedades. Pero a diferencia de los humanos y otros animales, las plantas no tienen células especializadas en matar gérmenes que viajan a través del torrente sanguíneo para buscar y destruir a los invasores. Las células vegetales no pueden moverse, por lo que para hacer frente a la infección utilizan una estrategia de defensa diferente: reducen sus pérdidas.

Cuando una planta siente que está siendo atacada por invasores microbianos, las células en el sitio de la infección se sacrifican para evitar que la enfermedad se propague a otros tejidos.

En el nuevo estudio, los investigadores midieron los cambios en la producción de proteínas, las moléculas del caballo de batalla de la vida, dentro de las células de las hojas de las plantas de Arabidopsis que habían sido infectadas con un patógeno bacteriano llamado Pseudomonas syringae.

El equipo descubrió que antes de que una célula vegetal enferma se autodestruya, su maquinaria de producción de proteínas hace algo sorprendente: en lugar de apagarse, en realidad se acelera.

«Antes de morir, en realidad producen muchas proteínas para ayudar al resto de la planta», dijo Dong. Esta oleada dentro de las celdas condenadas es una llamada de socorro como si dijera: «vamos a caer, sálvense».

«Están enviando señales al resto de la planta de que estamos bajo ataque» para preparar el sistema inmunológico en los tejidos sanos, dijo Dong.

Junto con los investigadores postdoctorales de Duke Tianyuan Chen y Guoyong Xu (ahora profesor en la Universidad de Wuhan), Dong y sus colegas también querían descubrir cómo las células vegetales infectadas inician este «despedida final» antes de inducir su propia ruina.

Usando una pantalla genética, identificaron una proteína vegetal llamada CDC123 que inicia un proceso llamado traducción a alta velocidad, impulsado por niveles crecientes de una molécula portadora de energía llamada ATP.

En plantas con una forma mutada de CDC123, encontraron que las células infectadas ya no pueden producir proteínas antes de morir, y las plantas no son tan buenas para mantener a raya a la bacteria P. syringae.

«Estamos un paso más cerca de comprender qué es lo que realmente causa la resistencia a las enfermedades de las plantas», dijo Dong, quien ha estudiado las bases moleculares de la inmunidad de las plantas durante más de 30 años.

Los investigadores esperan que lo que han descubierto en Arabidopsis se pueda aplicar a cultivos económicamente importantes como el arroz para mejorar la resistencia a las enfermedades sin comprometer el rendimiento.

Se requiere la misma proteína CDC123 para la traducción en otras especies, incluidas la levadura y los humanos, lo que plantea la cuestión de si mecanismos similares podrían funcionar más allá de las plantas, dijo Dong.

En los animales, por ejemplo, las infecciones microbianas pueden desencadenar un tipo de autodestrucción celular llamada piroptosis que alerta al sistema inmunitario. Queda por probar si también se produce un «repunte en el lecho de muerte» similar durante este tipo de muerte celular, dijo Dong, «pero esperamos que los investigadores lo investiguen».