Rastrean el metabolismo del azúcar en tejidos vegetales vivos y en tiempo real
(NC&T) Esta observación pionera es obra de científicos del Departamento de Biología Vegetal del Instituto Carnegie.
La nueva tecnología que ha hecho posible dicha observación permitirá hacer nuevos estudios del metabolismo del azúcar en las plantas, en los que se podrá monitorizar la efectividad de los esfuerzos para diseñar cosechas con rendimientos superiores a los normales, destinadas a la producción de alimentos y biocombustibles.
Dirigidos por Wolf Frommer, científico del Instituto Carnegie, los investigadores diseñaron etiquetas fluorescentes genéticamente codificadas para monitorear la glucosa, un azúcar importante, en tejidos de hojas y raíces del modelo vegetal Arabidopsis thaliana. La técnica ha permitido a los investigadores rastrear la glucosa en tiempo y espacio con un grado de detalle inaudito, en tejidos vegetales vivos y no perturbados.
Hasta ahora, los científicos habían tenido pocas pistas respecto a cuánto azúcar se encuentra en una célula individual de una planta multicelular. Los científicos normalmente trituran una hoja o una raíz y usan la información recogida para establecer un promedio que se aplica a todas las células. Pero si el nivel de azúcar se eleva en una célula y cae en otra, no verían el menor cambio en este promedio. También, como la célula puede distribuir el azúcar entre organelas subcelulares, es casi imposible saber cuánto azúcar hay en cualquier compartimiento celular en un momento dado.
La resolución temporal es otro problema. Los científicos pueden muestrear tejidos a intervalos, pero si el azúcar cambia en oleadas, los científicos podrían pasar por alto mucha información. Una nueva tecnología resuelve estos problemas midiendo el flujo de azúcar en tiempo real en células individuales, con resolución subcelular.
Frommer y sus colegas han usado etiquetas visuales especiales, los llamados sensores de transferencia de energía de resonancia por fluorescencia (FRET, por sus siglas en inglés), para rastrear azúcares y neurotransmisores en células animales. Frommer ha rastreado la glucosa en cultivos de células de mamíferos. Pero hasta ahora, los tejidos vegetales habían demostrado ser problemáticos debido a la interferencia de los mecanismos de defensa antiviral de las plantas, así como la alta fluorescencia de fondo en algunas especies.
Para superar estos obstáculos, el equipo de Frommer mejoró los sensores notablemente, insertándolos además en plantas mutantes de Arabidopsis con los genes de defensa desactivados. Las etiquetas fluorescentes funcionaron bien donde habían fallado antes.
"Puede no ser lo más idóneo usar plantas mutantes; lo ideal sería que los sensores actuasen en cualquier fondo genético de tipo silvestre", reconoce Frommer. "Pero demostrar que los sensores pueden operar en plantas es un importante primer paso. Ahora podemos comenzar a abordar cuestiones importantes sobre la manera en que las plantas gestionan la distribución de azúcar, mientras seguimos mejorando los sensores".
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