La vacuola es el orgánulo más grande de una célula vegetal. Acumula proteínas, iones y metabolitos secundarios, a la vez que proporciona turgencia para el crecimiento celular gracias a su contenido de agua. También es un sitio importante para la degradación de macromoléculas. Comprender completamente las funciones de la vacuola en la acumulación de sales e iones metálicos y la absorción de agua es un tema candente en la investigación actual. Es necesario comprender estos procesos para su posible aprovechamiento en la producción de futuros cultivos tolerantes al estrés. Cómo se forma la vacuola y de dónde proviene siguen siendo preguntas sin respuesta. Lo que sí sabemos es que una planta sin vacuolas es una planta muerta.Rojo et al 2001)!

La vista más simple es la de una sola vacuola que cumple todos los roles. Sin embargo, para lograr un conjunto tan diverso de funciones, deben existir vacuolas especializadas; ¡una sola vacuola no puede funcionar como compartimento de almacenamiento y cubo de basura al mismo tiempo! Las vacuolas líticas (LV) son compartimentos ácidos hidrolíticos responsables de la descomposición de una variedad de macromoléculas, mientras que las vacuolas de almacenamiento de proteínas (PSV) acumulan proteínas en órganos de almacenamiento como las semillas. Hasta hace unos años se pensaba que estos dos tipos de vacuolas podían coexistir. Ahora parece que su coexistencia en una sola célula es una ocurrencia rara (Frigerio et al 2008). Los PSV solo se encuentran en las semillas, mientras que los LV son prominentes en los tejidos vegetativos. Curiosamente, el PSV altera su identidad y función para convertirse en un LV durante el desarrollo (Martí 1999 y Zheng y otros 2011).

Una forma en que los investigadores identifican diferentes vacuolas es mediante la visualización de proteínas en la membrana vacuolar, como las acuaporinas. Las acuaporinas son canales de membrana que transportan agua y otras moléculas pequeñas; algunos de los cuales lo hacen en la membrana vacuolar, el tonoplasto. Estas se denominan proteínas intrínsecas de Tonoplast (TIP) y se utilizan como "marcadores" de vacuolas. En la planta modelo Arabidopsis thaliana, existen 10 isoformas TIP (Johanson y otros 2001). Las diferentes isoformas se expresan en diferentes etapas de desarrollo y en diferentes órganos de la planta. El mapa de expresión más reciente de estas isoformas hasta la fecha utiliza fusiones de proteínas fluorescentes traslacionales para resaltar las isoformas en diferentes tejidos de la raíz (Gattolin y otros 2009Al contar con un mapa de expresión de las TIP, los investigadores pueden comenzar a comprender las diferencias funcionales entre las isoformas, que podrían desempeñar diferentes funciones en la absorción de agua. Los marcadores más comunes son TIP3;1, que marca exclusivamente las PSV en el embrión en desarrollo, y TIP1;1, que marca las LV después de la germinación.

Las imágenes de microscopio confocal que utilizan estos marcadores se compilaron recientemente en forma de video, con una alegre canción de acompañamiento en la que se presenta la vacuola. Creado por la Dra. Anne Osterrieder de la Universidad de Oxford Brookes en colaboración con el Dr. Lorenzo Frigerio y la estudiante de doctorado Charlotte Carroll de la Universidad de Warwick; el video y la canción que lo acompaña son parte de una serie de ayudas didácticas de orgánulos. ¡Disfrutar!

Puede leer más sobre las vacuolas en La celda iluminada, quien amablemente proporcionó la imagen de las células vegetales etiquetadas.

Referencias

FRIGERIO L, HINZ G, ROBINSON DG (2008). Múltiples vacuolas en células vegetales: ¿regla o excepción? Tráfico 9:1564-1570. hacer:10.1111 / j.1600-0854.2008.00776.x

GATTOLIN S, SORIEUL M, HUNTER PR, KHONSARI RH, FRIGERIO L. (2009) Imágenes in vivo de la familia de proteínas intrínsecas tonoplasto en raíces de Arabidopsis. BMC Biología Vegetal 9:133. hacer:10.1186/1471-2229-9-133

JOHANSON U., KARLSSON M., JOHANSSON I., GUSTAVSSON S., SJOVALL S., FRAYSSE L., WEIG AR, KJELLBOM P. (2001) El conjunto completo de genes que codifican las principales proteínas intrínsecas en Arabidopsis proporciona un marco para una nueva nomenclatura para las principales proteínas intrínsecas en la planta. Fisiología vegetal 126:1358-1369. hacer:10.1104 / pp.126.4.1358

MARTY F. (1999) Vacuolas vegetales. Célula vegetal 11: 587-600. hacer:10.1105/tpc.11.4.587

ROJO E, GILLMOR S, KOVALEVA V, SOMERVILLE CR, RAIKHEL NV (2001) VACUOLELESS1 es un gen esencial necesario para la formación de vacuolas y la morfogénesis en Arabidopsis. Célula de desarrollo 1:303-310. hacer:10.1016/S1534-5807(01)00024-7

ZHENG H. y STAEHELIN AL (2011) Las vacuolas de almacenamiento de proteínas se transforman en vacuolas líticas en las células meristemáticas de la raíz de las plántulas en germinación mediante múltiples mecanismos específicos del tipo de célula. Fisiología vegetal 155:2023–2035. hacer:10.1104 / pp.110.170159