Biología

Mecanismo de captación de nutrientes en las plantas

(NC&T/Elhuyar Fundazioa) Este hallazgo, que ha sido portada del último número de la revista japonesa Plant Cell Physiology, permitirá el diseño de experimentos encaminados a la mejora de especies vegetales de interés humano.

Los investigadores del Instituto han demostrado que, en presencia de la sacarosa (sustancia que se produce en las hojas para ser posteriormente repartida por el resto de la planta) las células de los órganos de reserva -como las raíces, tubérculos, semillas o frutos- "engullen" los nutrientes para metabolizarlos y almacenarlos. Estas sustancias "engullidas" se incorporan en microvesículas, que terminarán vertiendo su contenido al interior de un compartimento interno de la célula vegetal llamado vacuola. Una vez en la vacuola, las sustancias o nutrientes serán descompuestas, almacenadas y metabolizadas.

Este descubrimiento rompe un dogma fundamental de la ciencia básica de las plantas, según el cual toda sustancia penetra al interior de la célula mediante la participación de transportadores específicos existentes en las membranas plasmáticas. Este modelo implicaba que si en las células vegetales entran cientos de sustancias y cada sustancia tiene su transportador específico, o incluso en el caso de que un transportador pueda reconocer 3 ó 4 sustancias distintas, se necesitaban infinidad de transportadores.

Esta investigación no descarta la existencia de transportadores específicos en las membranas plasmáticas, pero en un número y relevancia bastante inferior a lo que se creía hasta el momento. En ausencia de sacarosa, los nutrientes pueden penetrar en la célula por mediación de transportadores, pero la cantidad que penetra por este mecanismo es inferior a la incorporada vía endocitosis.

Así, los experimentos realizados demostraron la existencia de dos procesos independientes de captación de nutrientes: uno de entrada de sacarosa independiente de la "endocitosis", y otro que depende de la "endocitosis" y que necesitaba aproximadamente 90 minutos desde que la célula empezaba a captar sacarosa para empezar a funcionar. Es decir, durante esos primeros 90 minutos la sacarosa entra por los transportadores mientras que, de forma paralela, se despierta el fenómeno de la endocitosis y comienzan a formarse las microvesículas. Tras ese tiempo, la célula comienza a captar cantidades ingentes de sacarosa por medio de la endocitosis.

Los resultados de la investigación han demostrado, además, que sólo la sacarosa es capaz de iniciar la endocitosis, puesto que las pruebas realizadas con sustancias similares a la sacarosa como la glucosa o fructosa permitieron comprobar que ninguna de ellas activa el proceso.

Además, dado que la endocitosis está implicada en la adquisición de sustancias para su posterior conversión en "productos finales" (tales como almidón, aceites, celulosas, etc.), el conocimiento básico de este mecanismo aporta grandes pistas al diseño racional de experimentos encaminados a la mejora de especies vegetales de interés humano.

Una de las grandes cuestiones que plantea el hecho de que la entrada de sacarosa se produzca vía endocitosis fundamentalmente, es averiguar si la sacarosa captada mediante la endocitosis es la que está implicada en la producción de almidón. Si así fuera, sería necesario descubrir cuáles son los mecanismos moleculares genéticos implicados en este proceso, para poder mejorar variedades hortícolas. De este modo, por ejemplo, para incrementar la producción de almidón (en patata o en maíz) habrá que estimular la endocitosis, mediante la estimulación los genes implicados en la formación de las vesículas, si este extremo se confirma.


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