Ciencia Brasil São Paulo, São Paulo, Martes, 09 de enero de 2018 a las 15:50

Detallan la acción de una proteína clave para el desarrollo del cancro cítrico

Al descubrir de qué manera modula el crecimiento celular en la planta la bacteria Xanthomonas citri, científicos brasileños allanan el camino hacia la producción de métodos de control de la enfermedad

AGÊNCIA FAPESP/DICYT - Investigadores del Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio) de Brasil develaron detalles de la estructura y del funcionamiento de una proteína clave para el desarrollo del cancro cítrico, una enfermedad que afecta a las principales especies de las frutas cítricas de importancia comercial.

 

Esta enfermedad, causada por la bacteria Xanthomonas citri, se caracteriza por el crecimiento descontrolado de las células vegetales, lo que genera tumores en la superficie de las hojas, los frutos y las ramas. A través de estas lesiones, la bacteria se propaga y, dependiendo del grado de infección, puede provocar la caída precoz de frutos y hojas, con lo cual compromete la productividad de las plantas.

 

“Para que esas lesiones se desarrollen, el patógeno debe neutralizar a una proteína de la célula huésped llamada MAF1, responsable del control del crecimiento celular. En ese trabajo, exploramos las vías de regulación de la MAF1 de cítricos y también las regiones de su estructura molecular que son importantes para la función antitumoral”, dijo Celso Benedetti, coordinador de la investigación apoyada por la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo – FAPESP. Los resultados salieron publicados en la revista Structure.

 

El grupo de Benedetti ha venido investigado desde hace más de 10 años en el LNBio –que integra el Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), en Campinas– los mecanismos a través de los cuales la Xanthomonas citri causa esta enfermedad en plantas del género Citrus.

 

Los investigadores han estudiado principalmente los “factores de patogenicidad”, es decir, las moléculas que la bacteria libera para “esquivar” al sistema de defensa de la célula huésped y favorecer la infección.

 

“En un estudio anterior, demostramos que la bacteria inyecta dentro de la célula huésped proteínas conocidas como ‘efectores TAL’ (transcription activator-like effectors, por sus siglas en inglés), que reprograman el crecimiento celular en la planta. Nuestros resultados sugieren que esa reprogramación ocurre fundamentalmente en función de la inactivación de la proteína MAF1 de los cítricos”, dijo Benedetti.

 

Las proteínas de la familia MAF han sido ampliamente estudiadas en levaduras, moscas de la fruta y mamíferos –humanos y ratones principalmente– porque están implicadas en enfermedades tales como el cáncer y la obesidad.

 

Las evidencias de la literatura científica indican que la MAF1 controla la transcripción génica y el crecimiento celular porque se une al complejo proteico de la ARN polimerasa 3, responsable de la fabricación de los “ingredientes” necesarios para la síntesis de proteínas.

 

“Para crecer, la célula necesita proteínas. Por eso acciona a la ARN polimerasa 3, para fabricar ribosomas y tARNs [ARN transferente] necesarios para la síntesis proteica. La MAF1 es un regulador de la actividad de la ARN polimerasa 3, y cuando ésta deja de funcionar, se inducen el crecimiento y la división celular”, explicó Benedetti.

 

Hasta la publicación del artículo en Structure, la literatura científica contaba únicamente con la descripción de la estructura de la MAF1 humana –obtenida mediante la técnica de cristalografía por difracción de rayos X (que consiste en cristalizar proteínas y observar de qué manera ese cristal difracta la radiación que se emite sobre él).

 

La estructura cristalográfica de la proteína MAF1 de los cítricos que ha obtenido ahora el grupo del LNBio revela elementos estructurales ausentes en la estructura de la MAF1 humana. Asimismo, mapea regiones de la molécula que son importantes para su interacción con la ARN polimerasa 3.

 

“La actividad de la MAF1 depende de un proceso conocido como fosforilación [el agregado de grupos fosfato a la cadena polipeptídica]. Cuando la MAF1 es fosforilada [recibe los adornos de fosfato], se ‘desconecta’ de la ARN polimerasa 3, que entonces se vuelve activa. Nuestros datos indican que la fosforilación de la MAF1 de cítricos está mediada por la cinasa TOR, una de las cinasas más importantes”, dijo Benedetti.

 

Se conoce con el nombre de cinasas a las proteínas que tienen como principal función la de fosforilar otras proteínas, a los efectos de regular su actividad. De acuerdo con Benedetti, la vía de señalización celular mediada por la cinasa TOR ya había sido descrita para la MAF1 humana, pero aún no se sabía que en plantas el proceso era similar al de humanos.

 

Los nuevos hallazgos le permitieran al grupo del LNBio dilucidar la cascada de señalización asociada a la proliferación celular en plantas, que en última instancia está controlada por una hormona conocida desde los tiempos del naturalista inglés Charles Darwin (1809-1882): la auxina.

 

“Desde hace mucho tiempo se sabe que la auxina controla el crecimiento celular en plantas, pero no se entendía exactamente de qué modo. Nuestros datos están sugiriendo que la auxina regula la actividad de la cinasa TOR, la cual, a su vez, regula la actividad represora de la MAF1 sobre la ARN polimerasa 3. Este conocimiento puede tener grandes implicaciones en la investigación orientada hacia la producción de biomasa para la generación de energía”, dijo Benedetti.

 

El conocimiento aplicado

 

Con el fin de probar el papel central de TOR en la regulación del crecimiento celular en las plantas, el grupo realizó un experimento con hojas de naranjo (Citrus sinensis), que fueron infectadas con X. citri y expuestas a una solución con un compuesto capaz de inhibir la actividad de esa cinasa.

 

“El tratamiento con el inhibidor de TOR impidió casi totalmente la formación del cancro cítrico, mientras que en las hojas infectadas y tratadas con una solución que contenía únicamente placebo, la lesión se desarrolló como era de esperarse”, dijo Benedetti.

 

Actualmente, el grupo del LNBio investiga la posibilidad de usar ese inhibidor –como así también otros compuestos que actúan en la vía de regulación de la TOR/ MAF1– en el control de la enfermedad.

 

“Con todo, cualquier sustancia con efecto inhibitorio sobre la cinasa TOR en cítricos debe ser inocua para la planta, para los seres humanos, para los animales y para el medio ambiente. Asimismo, para ser factible económicamente, tal compuesto debería tener un bajo costo de producción, pues, de no ser así, se elevaría en forma considerable el precio final del producto, inviabilizando su aplicación en los cultivo”, explicó.

 

En la actualidad, no existen métodos totalmente eficaces de eliminación del cancro cítrico. Los propios citricultores realizan el control de la enfermedad mediante el sistema de mitigación de riesgo, de acuerdo con normas del Ministerio de Agricultura, Ganadería y Abastecimiento (MAPA) que entraron en vigor en marzo de 2017.

 

Se recomiendan medidas tales como fumigaciones de los naranjales con productos a base de cobre, el reemplazo de las plantas infectadas por plantines sanos y variedades más resistentes y el uso de cortinas rompevientos, además del control del minador de la hoja de los cítricos, un insecto que facilita la propagación del cancro cítrico.

 

Si bien la nueva legislación permite la presencia de plantas con cancro cítrico en los naranjales –ya no es obligatoria su erradicación–, se les prohíbe a la los citricultores la comercialización de frutas con lesiones o síntomas de la enfermedad. “En este nuevo escenario de convivencia con la enfermedad, las nuevas medidas de control son importantes”, dijo Benedetti.

 

 

 

Referencia bibliográfica:
Puede leerse el artículo intitulado Crystal Structure and Regulation of the Citrus Pol III Repressor MAF1 by Auxin and Phosphorylation (https://doi.org/10.1016/j.str.2017.07.004), de Adriana Santos Soprano, Celso Eduardo Benedetti y otros, en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969212617302198!.