Las proteínas WUSCHEL resisten la invasión viral inhibiendo la línea de ensamblaje de proteínas de la célula madre de la planta. Crédito: LIANG Yan, CHEN Lei
Las plantas pueden seguir creciendo indefinidamente porque tienen tejidos hechos de meristemas (células madre vegetales) que tienen la capacidad única de transformarse en las diversas células especializadas que componen la planta, dividiéndose cuando sea apropiado y produciendo nuevas células del tipo que sea necesario. . Los meristemas existen en las puntas de todas las plantas, lo que les permite desarrollar nuevos tallos o nuevas raíces y, en los árboles, también en el tronco, donde agregan circunferencia adicional.
Se sabe desde la década de 1950 que los meristemos en las puntas de las plantas, o meristemas apicales de los brotes (SAM), tienen la notable capacidad de permanecer libres de virus cuando dan a luz a sus células hijas especializadas, incluso si el resto de la planta está completamente infectado por un virus. Esto sucede no solo para uno o incluso algunos virus, sino para una amplia gama de ellos.
Desde entonces, científicos y agricultores han aprovechado esta capacidad para combatir virus en quizás la parte más importante de una planta para cultivar nuevas plantas a partir de plantas donantes que están infectadas, pero sin transmitir el virus. Simplemente cortan una pequeña parte de la punta, la levantan por un tiempo en un tubo de ensayo o placa de Petri y lo repiten varias veces, el corte de la planta generalmente crece libre de patógenos.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) han ofrecido nuevos conocimientos sobre esta increíble capacidad en un nuevo estudio publicado el 8 de octubre de 2020 en Ciencias.
Se sabe que las células madre en las puntas de las plantas mantienen a los virus alejados de esta región, incluso cuando una infección devasta el resto de la planta. Cómo sucede esto ha sido durante mucho tiempo un misterio para los científicos. Hasta ahora. Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) han ofrecido nuevos conocimientos sobre esta increíble capacidad en un nuevo estudio publicado el 8 de octubre en Science. Descubrieron sorprendentemente que las proteínas WUSCHEL funcionaban para inhibir la producción de proteínas virales. Los investigadores están interesados en ver “si esta estrategia se puede aplicar en el mejoramiento para obtener variedades de cultivos antivirales de amplio espectro en el futuro”, dice Zhong Zhao, autor del artículo y profesor de la Escuela de Ciencias de la Vida de la USTC. Crédito: Centro de Noticias de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
El equipo de investigación inoculó una planta de berro thale (Arabidopsis thaliana, relacionada con el repollo y la mostaza, que se utiliza a menudo en la investigación botánica como organismo modelo) con el virus del mosaico del pepino y observó lo que sucedía.
A medida que el virus se propagaba hacia SAM, notaron que se detuvo justo antes de llegar a una región llamada dominio de expresión WUSCHEL. Al observar muy de cerca la distribución de las proteínas reguladoras de WUSCHEL aquí, notaron que habían aparecido más donde el virus había tratado de establecerse tras la inoculación. WUSCHEL es una proteína extremadamente importante que juega un papel clave y regulador en la determinación del destino de las células madre, en las primeras etapas del desarrollo de un embrión vegetal, y también supervisa los meristemas, manteniéndolos en un estado indiferenciado y especificando qué tipo de células hijas ellos producirán.
Luego, inocularon el virus directamente en la célula madre del berro y justo debajo de ella, y encontraron que el virus solo se propagaba en la última región. “Hay una sustancia química llamada dexametasona que puede inducir la producción de estas proteínas WUSCHEL en nuestras plantas probadas”, dijo Zhong Zhao, autor del artículo y profesor de la Escuela de Ciencias de la Vida de la USTC, “así que a continuación, inoculamos más berros con el virus y luego le dimos a algunas de las plantas un tratamiento con dexametasona, y algunas las dejamos solas ” Alrededor del 89 por ciento de las plantas sin el tratamiento estaban infectadas con el virus, pero el 90 por ciento de las que recibieron el tratamiento estaban libres de la invasión del virus.
¿Cómo vence WUSCHEL a los virus? Descubrieron sorprendentemente que las proteínas WUSCHEL funcionaban para inhibir la producción de proteínas virales.
Los virus no pueden producir sus propias proteínas, sino que secuestran la línea de ensamblaje de proteínas de un organismo y hacen que produzca copias del virus. Las proteínas WUSCHEL, que hacen tanto para regular la SAM, en esencia habían congelado toda la producción de proteínas, ya sea por la planta por sí misma o cuando fue secuestrada por el virus, evitando así que los virus se replicaran.
Genes similares a los que dirigen la producción de proteínas WUSCHEL en el berro del thale están muy extendidos en todo el reino vegetal, por lo que los investigadores están interesados en ver “si esta estrategia se puede aplicar en el mejoramiento para obtener variedades de cultivos antivirales de amplio espectro en el futuro”. dice Zhao.
Referencia: “WUSCHEL activa la inmunidad antiviral innata en las células madre de las plantas” por Haijun Wu, Xiaoya Qu, Zhicheng Dong, Linjie Luo, Chen Shao, Joachim Forner, Jan U. Lohmann, Meng Su, Mengchu Xu, Xiaobin Liu, Lei Zhu, Jian Zeng, Sumei Liu, Zhaoxia Tian y Zhong Zhao, 9 de octubre de 2020, Ciencias.
DOI: 10.1126 / science.abb7360
