En un estudio que tardó tres décadas en desarrollarse, investigadores de la Universidad Rutgers y el Laboratorio Nacional Brookhaven descubrieron nuevos detalles sobre una enzima vegetal que podría transformar la agricultura al mejorar la resistencia a las enfermedades en los cultivos.
En colaboración entre la Universidad de Rutgers y el Laboratorio Nacional de Brookhaven, científicos han logrado un avance significativo en biología vegetal. Mediante cristalografía avanzada y técnicas de modelado computacional, los investigadores han detallado la estructura y el mecanismo regulador de la metacaspasa 9, una enzima vegetal fundamental. Este descubrimiento tiene el potencial de revolucionar la industria agrícola al proporcionar nuevas formas de proteger los cultivos de enfermedades devastadoras.
Los investigadores, dirigidos por Eric Lam de la Universidad Rutgers-New Brunswick y Qun Liu del Laboratorio Nacional Brookhaven, han publicado sus hallazgos en la revista Nature Communications.
Su estudio explica cómo se puede aprovechar la metacaspasa 9, una enzima proteica que desempeña un papel crucial en la muerte celular programada, para combatir las enfermedades de las plantas de forma más eficaz.
“Comprender la forma y el modo de activación de la metacaspasa 9 significa que ahora podemos diseñar herramientas largamente buscadas para aprovechar sus funciones biológicas conocidas para proteger a las plantas de enfermedades y estreses ambientales que podrían diezmar los cultivos”, dijo Liu, biólogo estructural del Departamento de Biología de Brookhaven, en un comunicado de prensa.
La metacaspasa 9 es clave para el proceso de muerte celular programada, donde las células mueren intencionalmente para beneficiar al organismo en su conjunto.
Mediante el uso de cristalografía de rayos X en la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II (NSLS-II) de Brookhaven, el equipo reveló la estructura de la enzima a nivel atómico y observó su activación en diferentes condiciones ácidas. La combinación de datos cristalográficos con simulaciones de dinámica molecular proporcionó una comprensión integral del comportamiento y los cambios de forma de la enzima.
"Este trabajo podría marcar el comienzo de tratamientos mucho más seguros y efectivos para nuestros cultivos en todo el mundo", añadió Lam, profesor distinguido del Departamento de Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias Ambientales y Biológicas de Rutgers.
Al fortalecer la metacaspasa 9, los investigadores pretenden mejorar las defensas naturales de las plantas contra enfermedades biotróficas causadas por organismos como Phytophthora infestans, responsable de la histórica plaga de la papa en Irlanda.
Por el contrario, inhibir la función de la enzima podría impedir que los patógenos necrotróficos la exploten para matar células vegetales, proporcionando estrategias de doble protección.
El equipo ya ha tomado medidas para llevar este descubrimiento a la práctica. Lam y Liu han presentado una patente provisional ante la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos para las tecnologías desarrolladas a partir de sus hallazgos.
Estas innovaciones pueden conducir a tratamientos nuevos y más eficaces para controlar enfermedades de las plantas, como el mildiú polvoroso, las royas y el moho blanco.
“Para muchas enfermedades de las plantas, especialmente los hongos, las opciones eficaces de tratamiento con fungicidas son escasas y, en muchos casos, las preocupaciones ambientales son bastante graves”, añadió Lam. “Al crear versiones hiperactivas de la metacaspasa 9, podemos proteger a las plantas de estos biótrofos al provocar la muerte celular en el sitio de invasión de forma precoz, interrumpiendo así su suministro de alimento”.
Los logros del equipo de investigación suponen un avance monumental en la biología vegetal y ofrecen esperanza para prácticas agrícolas más sostenibles y resilientes en todo el mundo.
Fuente: Universidad Rutgers