Científicos de la UCLM descubren un mecanismo molecular relevante en la respuesta de las plantas al cambio climático

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Un equipo internacional en el que han participado los investigadores del Grupo de Biotecnología y Biología Molecular de Plantas de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) Carmen Fenoll, Alberto de Marcos y Montaña Mena ha descubierto un nuevo mecanismo molecular que controla la formación de los estomas, que son miles de poros diminutos de la superficie de las hojas, esenciales para la captura del dióxido de carbono (C02) y la transpiración. La edición de noviembre de la revista Nature recoge el hallazgo.

Los tres investigadores, que pertenecen al Departamento de Ciencias Ambientales, con sede en el Campus de Toledo, señalan que una cuestión fundamental en biología es saber cómo a partir de una sola célula original (el zigoto) se generan la diversidad de tipos celulares que forman los tejidos y órganos. “En la epidermis de las hojas, la formación de estomas ocurre a través de divisiones celulares asimétricas, en las que las dos células hijas pueden tener distintos destinos, entre los que está terminar formando un estoma”, explican.

Usando ‘Arabidopsis’, una pequeña planta herbácea adoptada como especie modelo por la comunidad científica, el trabajo de Nature descubre que en esta decisión es crucial la proteína POLAR. “POLAR se localiza en un polo de la célula y actúa como un andamio o esponja que retiene lejos del núcleo a otras proteínas –como la quinasa BIN2-, permitiendo la división asimétrica. Si polar no está presente, la quinasa se localiza en el núcleo y reprime dicha división inactivando proteínas promotoras de estomas como SPEECHLESS y bloqueando la formación del estoma”, indican los científicos.

La quinasa BIN2 (BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 2) está relacionada con una categoría de hormonas vegetales relativamente nueva, los brasinoesteroides (similares a los esteroides animales), que regulan múltiples procesos, desde el crecimiento a las respuestas al estrés. “El sorprendente mecanismo podría ser más general y explicar en parte cómo a través de proteínas accesorias específicas de un proceso dado, como POLAR, las células consiguen usar una misma quinasa en rutas tan variadas como la diferenciación de estomas, el crecimiento de la planta o las repuestas al estrés ambiental”, explican los profesores Fenoll, Marcos y Mena.

Tanto POLAR como BIN2 y otras proteínas que participan en esta división asimétrica se encuentran en las especies de interés agronómico como el maíz, el arroz, el tomate o la patata. “Si se comportan de la misma manera que en ‘Arabidopsis’, variantes de estas proteínas podrían utilizarse para la mejora de los cultivos de cara al calentamiento global, modificando la cantidad de estomas y, por ello, la capacidad de refrigeración de la planta y su potencial para la fotosíntesis y el crecimiento”, avanzan. Aunque este tipo de quinasa es especifico de vegetales, existen otras muy similares en animales (como GSK3, involucrada en cáncer, diabetes, ELA y alzhéimer), que también regulan múltiples procesos y que podrían dotarse de especificidad mediante mecanismos similares al recién descubierto en plantas.

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