Revista de fisiología y patología vegetal

Biología molecular de la muerte celular programada inducida por patógenos en la leguminosa modelo Medicago truncatula

  El señor Ehsanul Haque

Las plantas han desarrollado mecanismos eficientes para sobrevivir en condiciones ambientales cambiantes, particularmente durante la infección por patógenos. La respuesta temprana de la planta a los patógenos microbianos suele ir acompañada de la inducción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y un estallido oxidativo que conduce a una muerte celular rápida en el sitio de infección inicial y alrededor de él, una reacción conocida como respuesta hipersensible (HR). Además, se supone que la inducción de una muerte celular programada (PCD) en las plantas es una respuesta común a muchos tipos diferentes de estrés biótico. Ahora hay evidencia convincente de que la mitocondria integra diversas señales de estrés celular e inicia la vía de ejecución de la muerte en animales; por otro lado, hasta ahora se ha prestado muy poca atención a una participación similar de las mitocondrias en la regulación de la PCD en las plantas. En este estudio de investigación, nos centramos en las respuestas celulares en M. truncatula inoculada con zoosporas del oomiceto A. euteiches, que es un patógeno radicular grave para las plantas de cultivo leguminoso. Utilizando la leguminosa modelo como plataforma y A. euteiches para inducir HR, se estudiaron los mecanismos que tienen lugar en las células de la planta como respuesta a la infección por patógenos, particularmente en las mitocondrias, mediante herramientas proteómicas. La parte más crucial del establecimiento de un sistema de inoculación in vitro fue asegurar el contacto entre las células y las zoosporas. Se ha observado en estudios microscópicos que las zoosporas están en contacto con las células de la planta incluso en condiciones in vitro . Como se esperaba, las células inoculadas mostraron una clara reducción de la viabilidad y una reducción de la masa en comparación con el control simulado. En particular, a las 10 hpi y a las 20 hpi la viabilidad celular bajó al 72% y 39% respectivamente, mientras que en el control simulado la viabilidad celular solo bajó al 88% y 70%. _Los ensayos de medición de estallido oxidativo de H2O2 _{con zoosporas} de A. euteiches a las 0 h, 10 h y 20 h indujeron reacciones de estallido oxidativo moderadas. Los valores promedio máximos fueron 3,0 μM (0 h), 2,4 μM (10 h) y 1,8 μM (20 h) de producción de H ₂ O _{2 . Curiosamente, la doble inoculación (a las '0 h y 10 h' y a las '0 h y 20 h') con zoosporas mostró una producción de H 2} O ₂ inferior a 1,0 μM . A las 24 hpi, la purificación de las mitocondrias mediante centrifugación en gradiente de densidad reveló que una subfracción adicional se ubicó justo por debajo del 40 % de Percoll (el área mitocondrial normalmente es de 23-40 % de Percoll). En particular, se observó la ausencia del supercomplejo I+III ₂ , mientras que el complejo II, citoplasma c 1-1 y citoplasma c 1-2, complejo dimérico III ₂, complejo IV y complejos proteicos de porina fueron menos abundantes en geles BN de la subfracción mitocondrial en comparación con los geles de las fracciones esperadas. Como se esperaba, los complejos de porina (VDAC), complejo II, complejo III, citocromo c 1, complejo de prohibitina V fueron altamente abundantes en la fracción mitocondrial esperada en contraste con el simulacro. En geles IEF, 13 subunidades proteicas fueron de mayor abundancia a las 20 hpi, 24 hpi y 40 hpi, por ejemplo, complejo I, complejo II, complejo III y proteínas involucradas en la degradación de aminoácidos y plegamiento de proteínas. En análisis sin gel, 13 y 11 proteínas fueron de mayor abundancia en la fracción mitocondrial inoculada a las 24 h y a las 40 h, respectivamente . Hubo un patrón similar en la abundancia de proteínas como se observó en los geles BN y en los geles IEF.