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Nuevo biosensor visualiza el estrés en células vegetales vivas en tiempo real


Los biólogos de plantas han buscado durante mucho tiempo una comprensión más profunda de los procesos fundamentales que involucran quinasas, enzimas que catalizan actividades biológicas clave en las proteínas.


por Universidad de California – San Diego


Analizar los procesos subyacentes a las quinasas en las plantas adquiere una mayor urgencia en el entorno actual cada vez más alterado por el calentamiento climático.

Ciertas quinasas «SnRK2» (proteína quinasa -2s relacionada con la sacarosa que no fermenta 1 ) son esenciales, ya que se sabe que se activan en respuesta a condiciones de sequía , lo que desencadena el cierre protector de pequeños poros en las superficies de las hojas conocidas como estomas. Estos poros permiten que el dióxido de carbono ingrese a las hojas, pero las plantas también pierden más del 90 por ciento de su agua por evaporación a través de ellas. Las funciones de apertura y cierre de poros ayudan a optimizar el crecimiento y la tolerancia a la sequía en respuesta a los cambios en el medio ambiente.

Ahora, los biólogos de plantas de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un nuevo nanosensor que permite a los investigadores monitorear la actividad de la proteína quinasa SnRK2 en las células vegetales vivas. El sensor de actividad SnRK2, o «SNACS», se describe en la revista eLife .

Los esfuerzos previos para diseccionar las actividades de la proteína quinasa involucraron un proceso tedioso de molienda de tejidos vegetales y medición de las actividades de la quinasa a través de extractos celulares. Se requirieron más de 100 hojas por experimento para el análisis del poro del estoma que forma «células de guardia». SNACS ahora permite a los investigadores analizar los cambios en tiempo real a medida que ocurren.

«Anteriormente, no era posible investigar la actividad de SnRK2 resuelta en el tiempo en células de plantas vivas», dijo el distinguido profesor de Ciencias Biológicas Julian Schroeder, miembro de la Sección de Biología Celular y del Desarrollo y autor principal del nuevo artículo. «El sensor SNACS informa la visualización directa en tiempo real de la actividad de la quinasa SnRK2 en células o tejidos de plantas vivas individuales».

El nuevo biosensor ya está pagando dividendos. Los investigadores describen el uso de SNACS para proporcionar nueva evidencia sobre preguntas de larga data sobre SnRK2 y las interacciones fundamentales con dióxido de carbono. Los investigadores muestran que el ácido abscísico, una hormona del estrés por sequía en las plantas, activa las quinasas, pero que el dióxido de carbono elevado no lo hace, resolviendo una pregunta recientemente debatida.

«Nuestros hallazgos podrían beneficiar a los investigadores que investigan las respuestas al estrés ambiental en las plantas y analizan cómo las diferentes vías de señalización interactúan entre sí en las células vegetales», dijo Yohei Takahashi, científico del proyecto de UC San Diego y coautor del estudio. «La capacidad de investigar la regulación de la quinasa SnRK2 resuelta en el tiempo en plantas vivas es de particular importancia para comprender las respuestas al estrés ambiental de las células vegetales».

El nuevo nanosensor se desarrolló utilizando un enfoque promovido por el fallecido profesor de la UC San Diego, Roger Tsien, en parte por el cual se le otorgó el Premio Nobel.


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