Esperar años a que pase un autobús solo para que lleguen dos a la vez garantiza que fruncirá el ceño, o algo peor. Pero, en este caso, dos autobuses juntos tienen un efecto bastante diferente. Los autobuses en cuestión son dos 'Cartas' consecutivas que aparecieron el 23 de octubre de 2011 en la revista Nature (Licausí et al. Nature doi: 10.1038 / nature10536 y Gibbs et al., Nature doi: 10.1038 / nature10534). Su aparición está provocando sonrisas en lugar de ceños fruncidos para aquellos que han esperado durante mucho tiempo noticias sobre cómo las plantas sienten que el oxígeno se está agotando y cómo se protegen contra una mayor pérdida de oxígeno. Esto es importante ya que las plantas en crecimiento necesitan grandes cantidades de oxígeno. Sin embargo, el suministro de oxígeno a menudo se ve amenazado por suelos demasiado húmedos y por inundaciones o sumersiones más profundas, especialmente de plántulas de nuestras plantas de cultivo. No son solo las plantas acuáticas y las especies semiacuáticas como el arroz las que han evolucionado para hacer frente al problema. Las plantas terrestres también poseen mecanismos de adaptación que se activan cuando el oxígeno disminuye. Estos les permiten sobrevivir un poco más si el oxígeno luego disminuye más o desaparece por completo. Se sabe desde hace años que exponer las plántulas a una escasez parcial de oxígeno durante unas horas mejora su capacidad para sobrevivir un período posterior sin oxígeno. Este efecto de entrenamiento está relacionado con una mayor expresión de ciertos genes, especialmente aquellos que codifican enzimas involucradas en el metabolismo anaeróbico (por ejemplo, alcohol deshidrogenasa, piruvato descarboxilasa, sacarosa sintasa). Pero, cómo las plantas perciben la caída de oxígeno y activan los genes apropiados ha sido difícil de comprender hasta ahora. Esta es la pregunta que abordan estas dos Cartas a la Naturaleza.

Cada grupo usó la planta modelo Arabidopsis thaliana y cada uno se basó en un subgrupo de factores de transcripción llamados factores de respuesta de etileno (ERF) como proteínas mediadoras clave que detectan la escasez de oxígeno. No dejes que el nombre te engañe. La hormona vegetal etileno no está necesariamente involucrada en la producción de miembros del subgrupo (ERF subgrupo VII para ser precisos) ni en la activación de genes adaptativos clave como la alcohol deshidrogenasa. Ambos documentos también identifican la regulación de la descomposición de la proteína ERF como el proceso clave de respuesta al oxígeno. Se muestra que la susceptibilidad del mecanismo de degradación de proteínas a la escasez de oxígeno depende de que exista una secuencia de aminoácidos N-terminal apropiada. A medida que caen las concentraciones de oxígeno, esta secuencia terminal es esencial si se quiere proteger el ERF de la degradación más habitual que se observa en las células completamente aeróbicas. Estos residuos N-terminales también se encuentran en proteínas de otros organismos donde ya se sabe que son sustratos para la llamada vía de la regla N-terminal que los degrada rápidamente. Esta vía tiene un paso que requiere oxígeno que permite un proceso llamado ubiquitinación. Esto, a su vez, conduce a la descomposición dentro de los grandes cuerpos proteicos (proteosomas). La detección de oxígeno bajo en las plantas equivale a bloquear la oxidación de un factor de transcripción de tipo ERF clave en el extremo N-terminal. Esto, a su vez, prolonga su vida celular lo suficiente como para activar los genes adaptativos necesarios para una mayor tolerancia a la pérdida de oxígeno. Además de proteger de la degradación cuando las concentraciones de oxígeno son bajas, el ERF está dirigido a genes inducibles por hipoxia en el núcleo. Además, no solo está involucrada la estabilidad postraduccional mejorada y la focalización. La transcripción del gen para el ERF conocido como RAP2.12 también se promueve cuando el aire (21 % de oxígeno) se reemplaza por 1 % de oxígeno.

Cada uno de estos dos artículos refuerza al otro. Los hallazgos son ricos en detalles experimentales y prometen nuevos enfoques moleculares para mejorar la tolerancia a las inundaciones en las plantas de cultivo del futuro. En un mundo cada vez más hambriento y propenso a las inundaciones, esto solo puede ser una muy buena noticia.