Las raíces de las plantas son una maravilla. Mientras que las raíces absorben agua y nutrientes del suelo, están expuestas a todo tipo de microbios en el suelo. Algunos microbios son buenos y favorecen el crecimiento de las plantas, mientras que otros atacan las raíces y provocan enfermedades. En defensa de un ataque de patógenos vegetales, las plantas pueden tener múltiples mecanismos defensivos. Uno de ellos es cambiar las paredes de las células de la raíz para crear una “barricada” que impida la entrada del patógeno.
Dr. Romain Castilleux de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas y colegas de cuatro institutos franceses informó en 2019 que las extensinas, un grupo de proteínas de la pared celular, son importantes para proporcionar la planta modelo, Arabidopsis thaliana contra el patógeno vegetal, Phytophthora parasítica. Al año siguiente, los Dres. li bronceado y andres mort comentó sobre los métodos de investigación utilizados para medir los niveles de extensinas en las raíces de las plantas por Castilleux y colegasEn respuesta, Castilleux y sus colegas ajustaron su enfoque y ahora informar nuevos resultados que continúan respaldando los hallazgos de su investigación sobre las extensinas. Esta historia de investigación de los mecanismos desconocidos detrás del ensamblaje de la pared celular y los científicos que debaten los métodos de investigación demuestra cómo funciona la investigación.
Si bien casi todos pueden recordar la ilustración de la célula vegetal en la clase de biología, las paredes de las células vegetales generalmente eran solo una línea, que rodeaba el citoplasma, la mitocondria, el ribosoma y demás "emocionantes". Sin embargo, las paredes celulares de las plantas representan una de las redes estructurales más complejas de la naturaleza. La red a nanoescala consiste principalmente en polímeros de polisacáridos como celulosa, hemicelulosa y pectina, pero a menudo incluye glicoproteínas y lignina. Las extensinas son glicoproteínas de la pared celular que intervienen en el desarrollo del embrión, el crecimiento del vello radicular y el ensamblaje y la estructura de la pared celular.
En 2018, Castilleux y colegas revisó el papel de las extensinas de la pared celular en las interacciones planta-microbio y planteó la hipótesis de que las extensinas se entrecruzarían en respuesta a la infección patógena para limitar la entrada de la enfermedad. Los investigadores destacaron el potencial del uso de anticuerpos para detectar la extensina epítopos (piezas específicas del antígeno a las que se une un anticuerpo). Luego, la acumulación de extensinas se puede visualizar usando microscopía láser confocal en secciones de raíz cortadas. Se sugirió que la producción de extensinas dependiera de la arabinosilación (adición de arabinosa, un monosacárido que contiene cinco átomos de carbono y un grupo funcional aldehído) que permite la formación de enlaces cruzados esenciales para el ensamblaje y la organización de la pared celular. Al final de la revisión, Castilleux y sus colegas sugirieron que la arabinosilación de las extensinas es crucial en la respuesta inmunitaria de las plantas contra los patógenos transmitidos por el suelo. Esto condujo a su estudio en 2019, probando esta hipótesis.
Castilleux y colegas infectados Arabidopsis mutantes que fueron alterados para tener una respuesta inmune normal o ninguna, y tienen diferentes niveles de extensin glicosilación (fijación del polisacárido a la proteína extensina) con el patógeno transmitido por el suelo, Phytophthora parasítica para probar si las extensinas son importantes en la respuesta inmune. Los investigadores usaron microscopía de inmunofluorescencia en bebés de 9 días a. thaliana raíces utilizando anticuerpos específicos anti-extensina.
“Nuestros hallazgos sugieren que la glicosilación de las extensinas, y más específicamente su arabinosilación, es esencial para la remodelación de la pared celular durante la respuesta inmune de a. thaliana células de la raíz”, Castilleux y sus colegas concluyeron su estudio en 2020.
En respuesta a este estudio, Tan y Mort escribieron un comentario, expresando algunas preocupaciones sobre los métodos y la conclusión del estudio, especialmente si los epítopos utilizados son realmente específicos para los arabinósidos de extensin.
"Aunque podemos estar convencidos de que las extensinas se expresaron mucho en las puntas de las raíces tanto antes como después de la obtención, los complicados patrones de reconocimiento de anticuerpos y los cambios de patrón para cada mutante después de la obtención dificultan la explicación de los datos, lo que debilita la evidencia real", Tan y Mort escribió.
Agregaron que sería muy interesante probar experimentalmente si hay niveles más altos de entrecruzamiento intermolecular de extensina en respuesta a un ataque de microbios.
En respuesta, Castilleux y sus colegas proporcionaron evidencia de la respuesta de entrecruzamiento mediante el uso de nuevos a. thaliana mutantesPEROXIDASAS 33 y 34) que podría catalizar el entrecruzamiento de las extensinas. No se pudieron visualizar extensiones en el mutante que no tenía respuesta inmune, pero se pudieron ver grandes cantidades de extensis en el mutante de entrecruzamiento.
“Esto sugiere que la mutación de los genes que codifican PEROXIDASAS 33 y 34 afecta la detección del epítopo LM1 de la extensina (y posiblemente la formación de enlaces cruzados de la extensina) en respuesta a [la provocación de la respuesta inmunitaria]”, escribieron Castilleux y sus colegas.
Si bien existen muchos desafíos técnicos para descubrir qué mecanismo (arabinosilación, glicosilación, entrecruzamiento) es crucial para la producción/incorporación de la extensina en la pared celular, Castilleux ha demostrado el potencial del uso de plantas mutantes y el inmunomarcaje.
“En conclusión, las extensinas parecen desempeñar un papel importante en la defensa de las raíces, siendo la arabinosilación esencial para su correcto funcionamiento, probablemente a través de un entrecruzamiento controlado catalizado por peroxidasas específicas de la pared celular”.
