Un equip del Centre de Recerca en Agrigenòmica ha descobert, amb una estratègia desenvolupada per ells, un component de la maquinària de defensa de les plantes contra les infeccions per fongs. La troballa proporciona noves eines per desenvolupar plantes resistents a fongs, que causen pèrdues molt importants en els cultius i són un risc per a la salut humana i animal.
Cada any, les infeccions per fongs destrueixen com a mínim 125 milions de tones dels cinc principals cultius del planeta –arròs, blat, blat de moro, patata i soja–, quantitats que servirien per a alimentar 600 milions de persones. Els fongs no són només un inconvenient al camp, sinó que també produeixen grans pèrdues en l’estadi de post-collita: durant l’emmagatzematge del producte, el seu transport o en mans del consumidor final. A més, hi ha fongs que produeixen micotoxines, perjudicials per la salut humana i animal.
Els agricultors disposen de fungicides per tractar aquestes malalties, però aquests no sempre resulten eficaços al 100% i, per una altra banda, el consumidor demana, cada vegada més, la reducció en l’ús de productes fitosanitaris.
Com els humans, les plantes han desenvolupat estratègies de protecció enfront dels atacs de patògens. Ara, un equip del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) ha descobert que la regulació de l’activitat proteica de la planta pel mecanisme conegut com a SUMOilació és clau en el sistema de protecció d’aquesta davant l’atac de fongs.
L’estudi, que s’acaba de publicar a la revista especialitzada Molecular Plant, és fruit de la col·laboració entre dues investigadores del CSIC al CRAG: la Maria Lois, experta en regulació proteica, i la Maria Coca, experta en respostes de plantes a patògens. Segons explica Maria Lois, “els resultats d’aquestes investigacions serviran per desenvolupar noves estratègies per a la protecció dels cultius davant l’atac dels fongs.”
La SUMOilació, un procés essencial però difícil d’estudiar
La unió de la proteïna SUMO a d’altres proteïnes cel·lulars (SUMOilació) és un procés clau per a moltes funcions de la cèl·lula. Per exemple, en animals, alguns càncers i malalties neurodegeneratives s’associen a una SUMOilació defectuosa. En les plantes, es sap que la conjugació de SUMO regula el desenvolupament de la planta i les seves respostes davant de les agressions ambientals.
Tot i això, fins ara s’ha fet difícil estudiar la funció de la SUMOilació perquè, quan es bloqueja completament, la planta mor a l’estadi de llavor. Per salvar aquestes limitacions, el grup de recerca introduir un petit fragment de proteïna a la planta que inhibia parcialment la SUMOilació.
Plantes més susceptibles als àtacs dels fongs
Gràcies a l’estratègia desenvolupada, l’equip del CRAG va descobrir que les plantes amb la SUMOilació parcialment inhibida eren més susceptibles als fongs necrotròfics Botrytis cinerea i Plectosphaerella cucumerina. “Aquests dos fongs maten el teixit de la planta i s’alimenten dels detritus. Botrytis cinerea és un fong molt estès geogràficament i infecta moltes espècies de plantes. És molt conegut pels viticultors perquè causa la podridura noble i la podridura grisa del raïm, i afecta la qualitat del vi. Plectosphaerella cucumerina es un fong model d’estudi, però també és un important patogen d’espècies hortícoles com el meló” explica la investigadora del CSIC al CRAG, Maria Coca.
A més, els investigadors del CRAG van observar que poc després d’iniciar-se la infecció del fong a la planta, la conjugació de SUMO a altres proteïnes disminuïa. Aquest fet ha portat a hipotetitzar que el mateix fong està inhibint la SUMOilació com a mecanisme per a afeblir la planta i promoure la pròpia propagació. Així doncs, el nou estudi obre portes al desenvolupament de noves estratègies per a promoure la resistència de les plantes als àtacs de fongs patògens així com pel desenvolupament de fungicides més específics i en conseqüència, més segurs.
Una nova estratègia útil en vegetals i animals
L’estratègia concebuda per l’equip de Maria Lois per inhibir parcialment la SUMOilació ha estat clau en aquest estudi, però s’espera que les seves aplicacions aniran molt més enllà. “Aquesta nova aproximació ens permetrà entendre millor els processos regulats per la SUMOilació i, el més important, és que és una eina que es pot implementar fàcilment en qualsevol planta, inclús en aquelles amb una genètica molt complexa com pot ser el blat” aclareix Lois. “Creiem que encara hi ha moltes funcions importants de la SUMOilació per a descobrir, i l’eina molecular que hem dissenyat serà útil en aquest sentit”, afegeix la investigadora.
De fet, Maria Lois ja ha fet passos dirigits a transferir el coneixement adquirit amb els seus estudis de la SUMOilació en plantes a l’àmbit de la salut humana. Aquestes activitats han rebut el suport del Consell Europeu de Recerca (ERC) i de la Generalitat de Catalunya a través dels respectius programes Proof-of-Concept i Llavor.
Sobre el Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG)
El Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) és un centre que forma part del sistema CERCA de la Generalitat de Catalunya, i que es va establir com a consorci de quatre institucions: el Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), l’Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i la Universitat de Barcelona (UB). La recerca del CRAG s’estén des de la recerca bàsica en biologia molecular de plantes i animals de granja, a les aplicacions de tècniques moleculars per a la cria d’espècies importants per a l’agricultura i la producció d’aliments en estreta col•laboració amb la indústria. El CRAG ha estat reconegut com a “Centro de Excelencia Severo Ochoa 2016-2019” pel Ministeri d’Economia i Competitivat.
L’estudi publicat a la revista Molecular Plant ha estat finançat pel Consell Europeu de Recerca (ERC) a través d’una Starting Grant atorgada a Maria Lois, pel Govern d’Espanyol a través de beques i ajudes de diferents Ministeris, i per la Generalitat de Catalunya.
Noticia via: www.cragenomica.es
Article de referència:
Laura Castaño-Miquel, Abraham Mas, Inês Teixeira, Josep Seguí, Anna Perearnau, Bhagyasree N. Thampi, Arnaldo L. Schapire, Natalia Rodrigo, Gaelle La Verde, Silvia Manrique, Maria Coca, L. Maria Lois. SUMOylation Inhibition Mediated by Disruption of SUMO E1-E2 Interactions Confers Plant Susceptibility to Necrotrophic Fungal Pathogens. Molecular Plant. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2017.01.007