Los investigadores descubren el misterio molecular de cómo responden las plantas a las condiciones cambiantes

Un equipo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst publicó recientemente un estudio pionero que responde a una pregunta fundamental en biología: cómo los organismos integran una amplia gama de procesos celulares para prosperar ante cambios en su entorno interno o externo. ¿Buenos tiempos o sobrevivir a malos tiempos?

Estudios orientados a las plantas y fue publicado año Celúla, identifica interacciones entre cuatro compuestos: pectina, las proteínas receptoras FERONIA y LLG1, y el péptido señal RALF. En particular, el grupo descubrió un proceso llamado condensación molecular. separación de fases líquido-líquidoLa irritación que se produce entre la pectina y RALF en la interfaz de la pared celular y la membrana celular controla cuántos factores se desencadenan. procesos celulares. Juntos, estos procesos dan a la planta una respuesta eficaz.

"Los biólogos a menudo trabajan de forma lineal: monitoreamos la aparición de un estímulo y luego monitoreamos una respuesta específica a lo largo de una vía celular específica que está detrás de esta respuesta. Pero, de hecho, las células mantienen muchas vías que se mantienen cuidadosa y meticulosamente. La coordinación constante es necesario", dice Alice Cheung, profesora emérita de bioquímica y biología molecular de la Universidad de Massachusetts Amherst y autora principal del artículo.

Jeong y su colega y autor principal Heng-Min Wu han estado reflexionando sobre el problema estímulo-respuesta desde que descubrieron en 2010 y 2015 que el par de receptores FERIONIA-LLG1 era un excelente candidato para resolver el complejo rompecabezas. . FERONIA-LLG1 afecta a casi todos los aspectos de la vida vegetal, desde las plántulas recién emergidas hasta la madurez y reproducción de la próxima generación, y superando todos los desafíos intermedios, como enfermedades y extremos climáticos.

"Le tomó años a dos colegas jóvenes muy dedicados, el postdoctorado James Min-Che Liu y la estudiante de posgrado Jessica Fang-Ling Ye, coautores del artículo y reciente estudiante de doctorado en biología molecular y celular. , Robert Yvonne, dice Chong. "Juntos han completado un conjunto de investigaciones que comenzaron desde ángulos diferentes pero deliberados para proporcionar una historia cohesiva que sea inconfundible".

La investigación comenzó determinando cómo la señal RALF (o ligando) afecta a FERONIA-LLG1 en la membrana celular. El equipo notó algunos resultados sorprendentes: la célula no simplemente adoptó FERONIA-LLG1, un proceso llamado endocitosis y una respuesta típica; Cada molécula de la membrana celular que el equipo probó se vio afectada. Además, a diferencia de las interacciones típicas ligando-receptor, el ligando RALF permaneció fuera de la célula en una matriz extracelular rica en pectina llamada pared celular.

Luego, el equipo estudió las interacciones bioquímicas y biofísicas entre las cuatro moléculas, cómo estas interacciones afectan el comportamiento de estas moléculas a nivel celular y cómo afectan los resultados fisiológicos de las plantas utilizando dos estreses ambientales comunes: alta temperatura y salinidad.

Los resultados proporcionan, por primera vez, un mecanismo para explicar cómo las células vegetales coordinan muchas vías diferentes en respuesta a una única señal de estrés para volverse resilientes y sobrevivir. El trabajo también muestra por primera vez cómo se produce la separación de fases. pared celular–membrana celular La interfaz a través de la cual la célula vegetal detecta y responde a estímulos externos puede influir profundamente en la respuesta celular colectiva.

Cheung añade: "El trabajo no habría sido posible sin las instalaciones básicas del Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas y la participación de James Chambers, director del Núcleo de Microscopía Ligera y coautor del artículo".