El Big Bang de la vida vegetal: El descubrimiento arroja luz sobre cómo las células forman paredes

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Las paredes celulares son una estructura crucial de la vida vegetal, protegiendo a las células de daños, dotando de forma a las plantas y conteniendo nutrientes ricos en energía. Y, sin embargo, el proceso de cómo empiezan a formarse las paredes celulares, sigue siendo un misterio.

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Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han identificado ahora la primera vía de señalización conocida que provoca que componentes internos de las células formen paredes exteriores, además de descubrir las rutas únicas de la ‘carga’ densa en energía transportada dentro de las paredes — un descubrimiento que sugiere posibilidades para diseñar paredes celulares que aumenten la nutrición o produzcan biocombustibles.

“Para formar una pared celular, la célula debe reconocer que algo interno debe convertirse en externo”, dijo Andrei Smertenko, profesor en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Agrícolas, Humanas y de Recursos Naturales de la Universidad Estatal de Washington, y autor correspondiente del nuevo artículo. “Esto, en pocas palabras, es lo que hemos descubierto: la primera vía que permite a las células determinar que este compartimento intracelular se convierte en extracelular — parte de la pared celular.”

Andrei Smertenko. Crédito de la imagen: WSU

Los hallazgos, publicados en la revista Science Advances, también revelan nuevas perspectivas sobre cómo la vida vegetal evolucionó y sostuvo la civilización humana.

Las paredes celulares son vitales para la formación de toda la vida vegetal en la Tierra. Dan a las células su forma y estructura. Contienen toda la nutrición de los alimentos vegetales que consumimos, así como los materiales necesarios para producir biocombustibles.

Las células animales no tienen estructura de pared. Para las plantas, dijo Smertenko, la formación de paredes a través de una estructura celular conocida como la placa celular es similar al Big Bang: un estallido de creación que produce las estructuras, condiciones y materiales para la existencia de esa planta. La placa celular es como un centro de clasificación, que dirige materiales y procesos que producen la pared durante la división celular.

“Si miras por la ventana, todo lo que no es hecho por el hombre y que sobresale del suelo viene de la placa de la celda”, dijo Smertenko. “La placa celular es un Big Bang de la naturaleza vegetal, porque permite a las plantas crear todas las formas y figuras sofisticadas que vemos a nuestro alrededor”.

Pero las primeras etapas de ese proceso no se comprenden bien. El nuevo trabajo de Smertenko arroja luz sobre esto al identificar el mecanismo por el cual una célula llega a ‘percibir’ o ’entender’ que necesita iniciar la reacción en cadena para construir la pared celular.

Utilizando una combinación de edición génica e imagen de células vivas, los investigadores identificaron un módulo de señalización previamente no caracterizado en la célula, compuesto por dos proteínas implicadas en la señalización celular: la quinasa similar al receptor meristemo de inflorescencia 2, IMK2 e IMK3. El módulo IMK2-IMK3 promueve varias funciones que conducen a la creación de una pared celular.

Los receptores son clave en el proceso de división celular a medida que las plantas crecen. Cuando una célula se divide en células hijas, muchas señales dentro de la célula trabajan juntas para comenzar a enviar proteínas y otros bloques constructores en pequeños sacos conocidos como vesículas a varios puntos de la placa celular para impulsar su desarrollo. Esto incluye el depósito de carbohidratos conocidos como polisacáridos que forman la columna vertebral de la placa celular.

El módulo IMK2-IMK3 es como un centro de comunicaciones para este proceso complejo. El descubrimiento de Smertenko sienta las bases para continuar investigando el proceso de señalización y la regulación de la creación de la pared celular.

Entre los coautores de la publicación se encuentran Tetyana Smertenko, investigadora postdoctoral; la asistente científica Deirdre Fahy; y el investigador asociado Glenn Turner. El trabajo fue financiado, en parte, por la National Science Foundation de Estados Unidos.

En el hemisferio norte, con la llegada de la primavera, los resultados de los procesos celulares que Smertenko ha estado explorando aparecen por doquier uno mire.

“Ahora mismo, tenemos nuevas hojas emergiendo de los capullos. Los brotes contienen todas las células necesarias para formar la hoja, producidas a través de estos múltiples miles de millones de placas celulares sintetizadas secuencialmente, incluso antes de que notes que se abre el brote”, dijo el investigador. “Desde mi punto de vista, es un proceso precioso: miles de millones de células comportándose exactamente de la manera correcta para producir hojas para cada planta”, concluyó Smertenko.

Cita
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El artículo The Big Bang of plant life: Discovery sheds light on how cells form walls, firmado por Shawn Vestal, WSU News & Media Relations fue publicado en la sección de noticias de la Universidad Estatal de Washington (WSU) news website

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