El primer interactoma de una planta
Las hifas de un comeceto emergen de una hojaPETRA EPPLE, DANGL LAB, UNC – CHAPEL HILL
Por primera vez, se ha construido un mapa sistemático de interacción de proteínas, o interactoma, para una planta. En un par de artículos publicados en línea hoy (28 de julio) en Science, los investigadores del Arabidopsis Interactome Mapping Consortium (AIMC) presentan sus datos de un extenso esfuerzo para mapear el par interacciones de más de 2700 proteínas expresadas dentro de las células de Arabidopsis thaliana, y muestran que los patógenos se dirigen a las proteínas más activas durante la infección.
El mapa muestra que «hay pocas proteínas que están altamente conectados” dijo Christian Landry, profesor asistente de biología en la Universidad Laval, que no participó en la investigación. «Este tipo de estructura le da robustez a la red porque si apuntas a las proteínas al azar, es más probable que golpees las proteínas periféricas». y no alterar significativamente la función celular.
El esfuerzo también sirve para “poner…
En el primer estudio, Braun y sus colegas expresaron 8000 Arabidopsis Proteínas que representan el 30 por ciento de los genes que codifican proteínas de plantas en células de levadura. Las células de levadura se diseñaron para replicarse cuando dos proteínas aisladas se juntaban, proporcionando una pista visual de las interacciones de las proteínas. Los investigadores probaron todas las combinaciones por pares de las 8000 proteínas, una pareja a la vez, y verificaron las interacciones entre unas 2700 de ellas.
A partir de los resultados, el equipo construyó un mapa de todas las interacciones, que reveló nodos de interconectividad densa centrada alrededor de un número relativamente pequeño de proteínas. Estas proteínas altamente conectadas, conocidas como centros, son importantes para mantener todo junto, dijo Braun. El sistema colapsa si derriba los concentradores. Sin embargo, la gran mayoría de las proteínas tenían solo un puñado de conexiones. Es poco probable que la eliminación de cualquiera de estas proteínas periféricas de la célula interrumpa significativamente los principales procesos celulares.
Los investigadores también observaron el impacto de estas redes en la evolución. Se podría esperar que los productos proteicos de genes duplicados, por ejemplo, asuman diferentes funciones, ya que uno puede mantener la tarea original mientras que el otro es libre de acumular mutaciones. Pero los investigadores encontraron que la mayoría de los genes duplicados en Arabidopsis tendían a interactuar con muchas de las mismas proteínas, a pesar de que esos duplicados se habían originado hace más de 700 millones de años, lo que sugiere que el interactoma de alguna manera reduce la libertad de duplicación. las proteínas diverjan.
Los oomicetos se alimentan extendiendo los haustorios (estructuras azules redondas) hacia las células vegetales (círculos claros) PETRA EPPLE, DAMGL LAB, UNC-CHAPEL HILL
En el segundo estudio, Jeffrey Dangl de la Universidad de North Carlolina en Chapel Hill y sus colegas combinaron genes del mapa de interactoma de Arabidopsis y proteínas adicionales del sistema inmunitario con proteínas efectoras de patógenos conocidos de Arabidopsis la bacteria Pseudomonas syringae y el oomiceto similar a un hongo Hyaloperonospora arabidopsidis. Curiosamente, en lugar de interactuar directamente con las proteínas del sistema inmunitario, los efectores se unieron a las proteínas centrales de Arabidopsis, lo que indica que los patógenos inducen respuestas inmunitarias indirectamente.
Además, a pesar de los 2.000 millones de años de la evolución que separa a los dos patógenos, compartieron la estrategia de apuntar a las proteínas centrales e incluso interactuaron con 18 de los mismos centros principales. Cuando los investigadores eliminaron esos 18 genes individualmente en plantas Arabidopsis y expusieron las plantas a las proteínas efectoras, 15 de los mutantes tenían una respuesta inmune alterada.
Este es un hecho inaudito. de tasa de validación, dijo Braun. Aunque [los patógenos] han evolucionado de forma independiente y su modo de ataque es diferente, todavía están convergiendo en las proteínas altamente conectadas. Esto sugiere que los patógenos han evolucionado para dirigirse a proteínas que participan en más de una respuesta inmunitaria o vía de reconocimiento de patógenos.
Los resultados apuntan a formas en que los investigadores podrían proteger a las plantas de enfermedades o diseñarlas para que sean mejores cultivos, por ejemplo. ejemplo, dijo Braun. Las plantas juegan un papel fundamental en la seguridad alimentaria, la seguridad energética y el cambio climático, dijo, y comprender cómo interactúan las proteínas en la célula podría conducir al descubrimiento de proteínas con aplicaciones biotecnológicas.
Pero avanzar en la resistencia a las enfermedades de las plantas no es tan simple como simplemente eliminar estas proteínas clave, porque no solo altera la respuesta inmune, sino que sería perjudicial para otros procesos de las células vegetales. El verdadero desafío es determinar qué están haciendo las proteínas vegetales objetivo en la respuesta inmunitaria innata y cómo la modificación de los objetivos modificará la enfermedad, dijo Cyril Zipfel, líder del grupo en interacciones moleculares y microbianas en The Sainsbury Laboratory.
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