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Publicado en Tendencias 21

Ingenieros agr�nomos han constatado por vez primera de forma emp�rica el complejo mecanismo de regulaci�n de la entrada de nutrientes en las c�lulas vegetales. Se sab�a ya que las prote�nas se encargaban de transportar dichos nutrientes al interior de la c�lula, pero la sorpresa ha sido descubrir que dichas prote�nas trabajan en equipo y a partir de una se�al molecular enviada por la propia c�lula para avisar que ya est� �llena�. El descubrimiento servir� para mejorar el rendimiento de las cosechas en �pocas clim�ticas desfavorables, pero tambi�n, y dado que este mecanismo regulador existe en todos los organismos vivos, incluso para comprender mejor ciertas enfermedades humanas. Por Olga Castro-Perea.

Un equipo de ingenieros agr�colas de la universidad alemana de Hohenheim, en colaboraci�n con investigadores del Department of Plant Biology de la Carnegie Institution, en Estados Unidos, ha descubierto el mecanismo responsable de la absorci�n limitada de nutrientes por parte de las plantas.

Los ingenieros pretenden utilizar este descubrimiento para crear plantas capaces de almacenar sus materias primas en previsi�n de periodos clim�ticos desfavorables, informa la Carnegie Institution en un comunicado. Los resultados de esta investigaci�n han sido publicados en la revista Nature.

Se trata de la primera constataci�n emp�rica de que la interacci�n entre mol�culas vecinas es esencial para la regulaci�n de entrada de nutrientes en las c�lulas vegetales, y dado que plantas, animales, bacterias y hongos comparten genes similares para esta misma actividad, los investigadores creen que el mismo rasgo podr�a hallarse en todas las especies.

El descubrimiento servir�a por tanto desde para comprender mejor algunas enfermedades humanas hasta para mejorar las cosechas.

Trabajo en equipo

Seg�n uno de los autores del estudio, Dominique Loqu�, cada c�lula de cada organismo posee un sistema de incorporaci�n de nutrientes y rechazo de desechos. Algunos de estos sistemas est�n formados por estructuras proteicas porosas que son transportadoras, y que se encuentran en la superficie de la membrana exterior de la c�lula.

Cada poro es capaz de transportar los nutrientes de manera individual, pero lo que ha resultado realmente sorprendente es descubrir que estos poros no pueden actuar sin una estimulaci�n que provenga de los otros poros que les rodean.

Para evitar una acumulaci�n t�xica de elementos en el interior de cualquier c�lula vegetal, existe un mecanismo natural de cierre que impide su paso. En las membranas celulares se encuentran una serie de prote�nas asociadas en tr�os y que forman un t�nel, que es por donde penetra en el citoplasma un nutriente fundamental para las plantas, el nitr�geno, que las plantas toman del suelo en forma de amonio.

Se�ales moleculares

Las prote�nas son las transportadoras del amonio, pero cuando la c�lula est� ya llena de nitr�geno, env�a una mol�cula a modo de se�al a la entrada del t�nel formado por las prote�nas, y la primera prote�na del tr�o sufre entonces un proceso de fosforilaci�n, que es uno de los principales procesos en los mecanismos de regulaci�n proteica y que consiste en la adici�n de un grupo fosfato a una prote�na.

As�, la configuraci�n del amonio se transforma, lo que produce a su vez una modificaci�n de las otras dos prote�nas transportadoras, provocando el cierre del t�nel y que el amonio no pueda penetrar m�s en la c�lula.

En un estudio paralelo, los investigadores consiguieron desviar este mecanismo, lo que sugiere que las plantas modificadas podr�an ser capaces de almacenar elementos nutrientes en periodos de abundancia para utilizarlos, en caso de necesidad, en posteriores condiciones desfavorables.

R�pida reacci�n

Para las plantas de uso agr�cola, un buen almacenaje de nitr�geno es importante por diversas razones. Con el hidr�geno extra, las plantas podr�an seguir desarroll�ndose en periodos de sequ�a, en los que la ausencia de precipitaciones no permite la disoluci�n de las sales del suelo, que por tanto no pueden ser absorbidas por las ra�ces.

Al contrario, en periodos de lluvias demasiado abundantes, a las plantas les falta ox�geno, por lo que no cuentan con la energ�a suficiente para absorber el nitr�geno. La reserva de elementos nutritivos puede ser de gran utilidad en este caso, para asegurar su supervivencia.

Seg�n otro de los ingenieros encargados de la investigaci�n, Wolf Frommer, la r�pida reacci�n en cadena de los diversos poros formados por las prote�nas permite al sistema cerrar de manera extremadamente r�pida e incluso memorizar exposiciones previas.

Por otro lado, Frommer se�ala que este mecanismo se encuentra en todo tipo de organismos vivos, incluso en el h�gado humano, que excreta nitr�geno, por lo que podr�a ayudar a comprender su funcionamiento.