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25 mayo 2015 1 25 /05 /mayo /2015 22:37

Encontrado un mecanismo de defensa utilizado por las plantas para superar el estrés

Una de las principales armas utilizadas por las plantas en procesos de estrés biótico, ya sea por infestación por insectos, por altas temperaturas o por exposición a metales, es el óxido nítrico. Esta molécula es un compuesto tóxico que funciona como señal para la planta y que induce una situación que puede llevar en ciertos casos a una muerte celular programada para frenar el avance del daño y salvar el resto del organismo.

Cómo gestiona la planta este óxido nítrico continúa siendo un enigma para la comunidad científica. Sin embargo, bioquímicos de la Universidad de Córdoba y del Campus de Excelencia Internacional ceiA3 han logrado conectar una pieza de este puzle molecular.

Una familia de proteínas presente en todas las formas de vida juega un papel fundamental en el metabolismo del óxido nítrico. Estas proteínas son las hemoglobinas, que, por ejemplo, a los animales con sistema circulatorio les permite trasladar oxígeno a través de la sangre.

Sin embargo, la relación de estas proteínas con el óxido nítrico parece ser incluso más ancestral que su relación con el oxígeno. Asimismo, el óxido nítrico también está presente en la regulación fisiológica de todos los seres vivos. Juega un papel crucial en el crecimiento, desarrollo y defensa de los organismos que realizan la fotosíntesis aunque en exceso es tóxico para las plantas.

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Los investigadores de la UCO analizaron el papel de un tipo específico de hemoglobinas en la regulación del óxido nítrico. “Aún no conocemos con exactitud cómo funcionan estas hemoglobinas en las plantas, pero sabemos que sirven para regular el óxido nítrico y evitar efectos tóxicos en estos organismos”, explica Emilio Fernández Reyes, responsable del grupo de investigación Biología molecular de la asimilación de nitrato en algas de la Universidad de Córdoba. “Sin embargo, se desconoce cómo las plantas sintetizan el óxido nítrico y esta información puede ser importante para conocer la fisiología de los vegetales”.

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El trabajo de investigación ha permitido observar cómo la hemoglobina reduce el óxido nítrico y con oxígeno transforma este compuesto tóxico en nitrato, que puede asimilar la planta.

Para ello, los científicos emplearon un alga verde, Chlamydomonas reinhardtii, que contiene un inusual número de este tipo de hemoglobinas, denominadas hemoglobinas truncadas. Los resultados han sido publicados recientemente en la revista científica The Plant Journal.

Observaron que una de estas doce hemoglobinas truncadas que tiene el alga, llamada THB1, era capaz de convertir el óxido nítrico en nitrato

Los investigadores observaron que una de estas doce hemoglobinas truncadas que tiene el alga, llamada THB1, era capaz de convertir el óxido nítrico en nitrato con eficiencia en cantidades significativas.

Para ello, necesitaba una proteína denominada nitrato reductasa, enzima central en la asimilación de nitrato. Esta proteína es capaz de parar su actividad principal en la reducción de nitrato para cederle electrones a la hemoglobina permitiendo que ésta una oxígeno y óxido nítrico y forme nitrato.

La interacción de estas dos proteínas quedó patente al observar las cargas superficiales de ambas enzimas. “Al generar las imágenes de los potenciales electrostáticos de ambas, observamos que encajaban como dos piezas de un puzle”, explica el investigador principal.

La descripción de este mecanismo molecular es un trabajo de ciencia básica. “Nuestra función es conocer cómo ocurren las cosas, ya vendrán otros para buscar la aplicabilidad al conocimiento generado”, explica Fernández Reyes. En este caso, la investigación puede servir para diferentes ramas del conocimiento como la Biología o la Ingeniería agronómica.

 

agenciasinc.es

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The Plant Journal The Plant Journal

 

Referencia bibliográfica:
Emanuel Sanz Luque, Francisco Ocaña, Amaury de Montiagu, Alejandro Chamizo, Ángel Llamas, Aurora Galán y Emilio Fernández Reyes. ‘THB1, a truncated hemoglobin, modulates nitric oxide leves and nitrate reductase activity’. The Plant Journal (2015), 81, 467-479

THB1, a truncated hemoglobin, modulates nitric oxide levels ...

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25494936

 

Hemoglobins are ubiquitous proteins that sense, store and transport oxygen, but the physiological processes in which they are implicated is currently expanding. Recent examples of previously unknown hemoglobin functions, which include scavenging of the signaling molecule nitric oxide (NO), illustrate how the implication of hemoglobins in different cell signaling processes is only starting to be unraveled. The extent and diversity of the hemoglobin protein family suggest that hemoglobins have diverged and have potentially evolved specialized functions in certain organisms. A unique model organism to study this functional diversity at the cellular level is the green alga Chlamydomonas reinhardtii because, among other reasons, it contains an unusually high number of a particular type of hemoglobins known as truncated hemoglobins (THB1-THB12). Here, we reveal a cell signaling function for a truncated hemoglobin of Chlamydomonas that affects the nitrogen assimilation pathway by simultaneously modulating NO levels and nitrate reductase (NR) activity. First, we found that THB1 and THB2 expression is modulated by the nitrogen source and depends on NIT2, a transcription factor required for nitrate assimilation genes expression. Furthermore, THB1 is highly expressed in the presence of NO and is able to convert NO into nitrate in vitro. Finally, THB1 is maintained on its active and reduced form by NR, and in vivo lower expression of THB1 results in increased NR activity. Thus, THB1 plays a dual role in NO detoxification and in the modulation of NR activity. This mechanism can partly explain how NO inhibits NR post-translationally.

Nitric Oxide Action in Abiotic Stress Responses in Plants

https://books.google.com.pe/books?isbn... -
M. Nasir Khan, ‎Mohammad Mobin, ‎Firoz Mohammad - 2015 - ‎Science

Chapter. 14. Nitric. Oxide. and. Postharvest. Stress. of. Fruits,. Vegetables. and. Ornamentals. R.B.H. Wills, P. Pristijono and J.B. Golding Abstract Horticultural ..

 

 

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en Ciencias Innovación Tecnología
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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