McCombe y sus colegas han descubierto cómo los hongos causantes de enfermedades utilizan un arma furtiva para infectar importantes cultivos alimentarios. Los hongos patógenos emplean una enzima llamada hidrolasa NUDIX Engañar a las plantas para que activen respuestas de inanición., eludiendo las defensas inmunes.
Esta enzima fúngica se infiltra en las células vegetales y ataca una molécula de señalización clave que las plantas utilizan para detectar el fosfato, un nutriente esencial. Al alterar este sistema de detección, los hongos engañan a las plantas haciéndoles creer que carecen de fosfato.
El equipo de investigación descubrió que estas enzimas NUDIX descomponen selectivamente los pirofosfatos de inositol (PP-InsPs), moléculas señalizadoras que indican a las plantas cuándo hay fosfato disponible. Cuando las plantas detectan menos fosfato (o creen que lo detectan), activan factores de transcripción especiales llamados PHR que modifican la expresión genética.
Los PHR se activan para adquirir más fosfatos, pero también interfieren con las respuestas internas de la planta. La percepción del jasmonato se altera, lo que reduce la capacidad de la planta para percibir los daños. La necesidad de más fosfatos también podría hacer que las células de la planta sean más sabrosas para el hongo.
Cuando el equipo de investigación eliminó los genes NUDIX del hongo que causa el tizón del arroz (Magnaporthe oryzae) y de los hongos que causan antracnosis (Colletotrichum spp.), los patógenos causaron menos enfermedades en sus plantas hospedantes. Al utilizar diferentes patógenos, demostraron que el problema son específicamente los genes NUDIX.
Estas enzimas NUDIX se secretan en las células huésped durante la infección. El equipo utilizó marcadores fluorescentes para observar este proceso en células vivas. Mediante la "plasmólisis", pudieron ver cómo la enzima se desplaza desde las estructuras fúngicas hacia el interior de las células del arroz, donde puede alterar la detección del fosfato.
McCombe y sus colegas utilizaron la cristalografía de rayos X para determinar la estructura tridimensional de la enzima NUDIX, lo que les permitió comprender mejor su funcionamiento. Descubrieron que es similar a las enzimas humanas de señalización de fosfato, aunque están compuestas de aminoácidos diferentes, lo que demuestra que la forma de la enzima es importante.
El autor principal, el Dr. Carl McCombe, explica: “Comprender el aspecto de la enzima nos ha proporcionado información fundamental sobre cómo la utilizan los patógenos para atacar a las plantas”. Este conocimiento crea oportunidades para desarrollar estrategias específicas de gestión de enfermedades.
El descubrimiento podría tener un gran impacto en la seguridad alimentaria mundial. La enfermedad del tizón del arroz causa pérdidas que podrían alimentar a 60 millones de personas al año, mientras que la antracnosis afecta a diversos cultivos, como mangos, melones, maíz y garbanzos.
Los resultados brindan esperanzas para mejorar la protección de los cultivos. Dado que estas enzimas NUDIX están altamente conservadas en diferentes especies de hongos, una única solución podría combatir potencialmente múltiples patógenos de los cultivos, ayudando a los agricultores a prevenir las pérdidas anuales de entre el 10 y el 23 % de los cultivos que actualmente causan las enfermedades fúngicas.
McCombe, CL, Wegner, A., Wirtz, L., Zamora, CS, Casanova, F., Aditya, S., Greenwood, JR, de Paula, S., England, E., Shang, S., Ericsson, DJ, Oliveira-Garcia, E., Williams, SJ y Schaffrath, U. (2025). Los hongos fitopatógenos secuestran la señalización de fosfato con efectores enzimáticos conservados. Science, 387, 955–962. https://doi.org/n8ww
Publicación cruzada en Bluesky & Mastodonte.
Imagen: Jamie Kidston/ANU.
