UMass Amherst descubre el secreto de la adaptación de las plantas

AMHERST, MASSACHUSETTS. - Un equipo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst publicó recientemente un estudio pionero que responde a una pregunta fundamental en biología: ¿Cómo integran los organismos una amplia gama de procesos celulares cuando se enfrentan a cambios en el entorno interno o externo para prosperar en los buenos tiempos? ¿O sobrevivir en los malos tiempos? Investigación centrada en plantas y publicada Celúla, identifica interacciones entre cuatro compuestos: pectina, las proteínas receptoras FERONIA y LLG1, y el péptido señal RALF. Específicamente, el equipo descubrió cómo la estimulación de un proceso de condensación molecular llamado separación de fases líquido-líquido, que ocurre entre la pectina y RALF en la interfaz pared celular-membrana celular, desencadena múltiples procesos celulares. Juntos, estos procesos dan a la planta una respuesta eficaz.

"Los biólogos a menudo trabajan de forma lineal: observamos cómo ocurre un estímulo y luego observamos la respuesta específica a lo largo de una determinada vía celular que está detrás de esta respuesta. Pero, de hecho, las células mantienen muchas vías que se mantienen cuidadosa y meticulosamente. Constante Es necesaria la coordinación", - dice Alicia Chonges profesor emérito de bioquímica y biología molecular en la UMass Amherst y autor 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 el crecimiento de las plántulas hasta la madurez y la reproducción de la próxima generación, y todos los desafíos intermedios, como las enfermedades y los 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. Este trabajo también muestra cómo la separación de fases en la interfaz de la pared celular y la membrana celular, la primera línea donde la célula vegetal detecta y responde a estímulos externos, afecta profundamente la respuesta celular colectiva. Cheung añade: “El trabajo no habría sido posible sin las instalaciones básicas Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas y James Chambers, director del Light Microscopy Core y coautor del artículo.