Cient\u00edficos identifican una mol\u00e9cula de planta que absorbe hemo rico en hierro<\/strong> <\/a><\/h3>\npor Anne Trafton para MIT News; Boston MA (SPX) 12 de agosto de 2022<\/p>\n
Las relaciones simbi\u00f3ticas entre las legumbres y las bacterias que crecen en sus ra\u00edces son cr\u00edticas para la supervivencia de las plantas. Sin esas bacterias, las plantas no tendr\u00edan fuente de nitr\u00f3geno, un elemento que es esencial para la construcci\u00f3n de prote\u00ednas y otras biomol\u00e9culas, y depender\u00edan de los fertilizantes nitrogenados en el suelo<\/strong>.<\/p>\nPara establecer esa simbiosis, algunas plantas leguminosas producen cientos de p\u00e9ptidos que ayudan a las bacterias a vivir dentro de estructuras conocidas como n\u00f3dulos dentro de sus ra\u00edces<\/strong>. Un nuevo estudio <\/strong>del MIT revela que uno de estos p\u00e9ptidos tiene una funci\u00f3n inesperada: absorbe todo el hemo disponible, una mol\u00e9cula que contiene hierro. Esto env\u00eda a las bacterias a un modo de inanici\u00f3n de hierro que aumenta su producci\u00f3n de amon\u00edaco, la forma de nitr\u00f3geno que es utilizable para las plantas<\/strong>.<\/p>\n\u00abEste es el primero de los 700 p\u00e9ptidos en este sistema<\/strong> para el cual se ha elaborado un mecanismo molecular realmente detallado\u00bb, dice Graham Walker, profesor de biolog\u00eda de la Sociedad Americana del C\u00e1ncer en el MIT, profesor del Instituto M\u00e9dico Howard Hughes y autor principal del estudio.<\/p>\nEste p\u00e9ptido secuestrador de hemo podr\u00eda tener usos beneficiosos en el tratamiento de una variedad de enfermedades humanas, dicen los investigadores. Eliminar el hemo libre de la sangre podr\u00eda ayudar a tratar enfermedades causadas por bacterias o par\u00e1sitos que necesitan hemo para sobrevivir, como P. gingivalis (enfermedad periodontal) o toxoplasmosis, o enfermedades como la enfermedad de c\u00e9lulas falciformes o la sepsis que liberan demasiado hemo en el torrente sangu\u00edneo.<\/strong><\/p>\n\u00abEste estudio demuestra que la investigaci\u00f3n b\u00e1sica en las interacciones planta-microbio tambi\u00e9n tiene potencial para traducirse en aplicaciones terap\u00e9uticas<\/strong>\u00ab, dice Siva Sankari, cient\u00edfica investigadora del MIT y autora principal del estudio, que aparece en Nature Microbiology.<\/p>\nOtros autores del art\u00edculo incluyen a Vignesh Babu, un cient\u00edfico investigador del MIT; Kevin Bian y Mary Andorfer, ambos postdoctorados del MIT; Areej Alhhazmi, ex becaria de KACST-MIT Ibn Khaldun Fellowship for Saudi Arabian Women; Kwan Yoon y Dante Avalos, estudiantes graduados del MIT; Tyler Smith, instructor de biolog\u00eda del MIT; Catherine Drennan, profesora de qu\u00edmica y biolog\u00eda del MIT e investigadora del Instituto M\u00e9dico Howard Hughes; Michael Yaffe, profesor de ciencias David H. Koch y miembro del Instituto Koch para la Investigaci\u00f3n Integrativa del C\u00e1ncer del MIT; y Sebasti\u00e1n Lourido, profesor de Biolog\u00eda de Desarrollo Profesional de la Familia Latham en el MIT y miembro del Instituto Whitehead para la Investigaci\u00f3n Biom\u00e9dica.<\/p>\n
Control de hierro
\n<\/strong>Durante casi 40 a\u00f1os, el laboratorio de Walker ha estado estudiando la simbiosis entre las legumbres y los rizobios, un tipo de bacteria fijadora de nitr\u00f3geno. Estas bacterias convierten el gas nitr\u00f3geno en amon\u00edaco, un paso cr\u00edtico del ciclo del nitr\u00f3geno de la Tierra que hace que el elemento est\u00e9 disponible para las plantas (y para los animales que comen las plantas).<\/strong><\/p>\nLa mayor parte del trabajo de Walker se ha centrado en una planta similar al tr\u00e9bol llamada Medicago truncatula. Las bacterias fijadoras de nitr\u00f3geno provocan la formaci\u00f3n de n\u00f3dulos en las ra\u00edces de estas plantas y, finalmente, terminan dentro de las c\u00e9lulas vegetales, donde se convierten a su forma simbi\u00f3tica llamada bacteroides<\/strong>.<\/p>\nHace varios a\u00f1os, los bi\u00f3logos de plantas descubrieron que Medicago truncatula<\/em> produce alrededor de 700 p\u00e9ptidos que contribuyen a la formaci\u00f3n de estos bacteroides. Estos p\u00e9ptidos se generan en ondas que ayudan a las bacterias a hacer la transici\u00f3n de vivir libremente a incrustarse en las c\u00e9lulas vegetales donde act\u00faan como m\u00e1quinas fijadoras de nitr\u00f3geno<\/strong>.<\/p>\nWalker y sus estudiantes eligieron uno de estos p\u00e9ptidos, conocido como NCR247, para profundizar m\u00e1s profundamente. Los estudios iniciales revelaron que cuando las bacterias fijadoras de nitr\u00f3geno fueron expuestas a este p\u00e9ptido, el 15 por ciento de sus genes se vieron afectados. Muchos de los genes que se volvieron m\u00e1s activos estaban involucrados en la importaci\u00f3n de hierro.<\/p>\n
Luego, los investigadores descubrieron que cuando fusionaron NCR247 con una prote\u00edna m\u00e1s grande, la prote\u00edna h\u00edbrida era inesperadamente de color rojizo. Esta observaci\u00f3n fortuita condujo al descubrimiento de que NCR247 se une al hemo, una mol\u00e9cula org\u00e1nica que contiene hierro en forma de anillo que es un componente importante de la hemoglobina, la prote\u00edna que los gl\u00f3bulos rojos utilizan para transportar ox\u00edgeno.<\/p>\n
Estudios posteriores revelaron que cuando NCR247 se libera en las c\u00e9lulas bacterianas, secuestra la mayor parte del hemo en la c\u00e9lula, enviando a las c\u00e9lulas a un modo de inanici\u00f3n de hierro que las hace comenzar a importar m\u00e1s hierro del entorno externo.<\/p>\n
\u00abPor lo general, las bacterias afinan su metabolismo del hierro, y no absorben m\u00e1s hierro cuando ya hay suficiente<\/strong>\u00ab, dice Sankari. \u00abLo bueno de este p\u00e9ptido es que anula ese mecanismo e indirectamente regula el contenido de hierro de las bacterias\u00bb<\/strong>.<\/p>\nLa nitrogenasa, la principal enzima que las bacterias usan para fijar el nitr\u00f3geno, requiere de 24 a 32 \u00e1tomos de hierro por mol\u00e9cula de enzima, por lo que la afluencia de hierro adicional probablemente ayude a esas enzimas a ser m\u00e1s activas, dicen los investigadores<\/strong>. Esta afluencia est\u00e1 programada para coincidir con la fijaci\u00f3n de nitr\u00f3geno, encontraron<\/strong>.<\/p>\n\u00abEstos p\u00e9ptidos se producen en una onda en los n\u00f3dulos, y la producci\u00f3n de este p\u00e9ptido en particular es mayor cuando las bacterias se preparan para fijar nitr\u00f3geno. Si este p\u00e9ptido se secretara durante todo el proceso, entonces la c\u00e9lula tendr\u00eda demasiado hierro todo el tiempo, lo cual es malo para la c\u00e9lula\u00bb, dice Sankari.<\/p>\n
Sin el p\u00e9ptido NCR247, Medicago truncatula y rhizobium no pueden formar una simbiosis fijadora de nitr\u00f3geno efectiva, mostraron los investigadores.<\/p>\n
\u00abMuchas direcciones posibles\u00bb
\n<\/strong>El p\u00e9ptido que los investigadores estudiaron en este trabajo puede tener usos terap\u00e9uticos potenciales. Cuando el hemo se incorpora a la hemoglobina, realiza una funci\u00f3n cr\u00edtica en el cuerpo, pero cuando est\u00e1 suelto en el torrente sangu\u00edneo, puede matar las c\u00e9lulas y promover la inflamaci\u00f3n<\/strong>. El hemo libre puede acumularse en la sangre almacenada, por lo que tener una forma de filtrar el hemo antes de que la sangre se transfunda en un paciente podr\u00eda ser potencialmente \u00fatil.<\/p>\nUna variedad de enfermedades humanas conducen a hemo libre que circula en el torrente sangu\u00edneo, incluida la anemia de c\u00e9lulas falciformes, la sepsis y la malaria. Adem\u00e1s, algunos par\u00e1sitos y bacterias infecciosas dependen del hemo para su supervivencia<\/strong>, pero no pueden producirlo, por lo que lo eliminan de su entorno. El tratamiento de tales infecciones con una prote\u00edna que absorbe todo el hemo disponible podr\u00eda ayudar a evitar que las c\u00e9lulas par\u00e1sitas o bacterianas puedan crecer y reproducirse.<\/p>\nEn este estudio, Lourido y los miembros de su laboratorio demostraron que el tratamiento del par\u00e1sito Toxoplasma gondii con NCR427 evit\u00f3 que el par\u00e1sito formara placas en las c\u00e9lulas humanas.<\/p>\n
Los investigadores ahora est\u00e1n buscando colaboraciones con otros laboratorios en el MIT para explorar algunas de estas aplicaciones potenciales, con fondos de una beca de investigaci\u00f3n del profesor Amar G. Bose.<\/p>\n
\u00abHay muchas direcciones posibles, pero todas est\u00e1n en una etapa muy temprana\u00bb, dice Walker. \u00abEl n\u00famero de aplicaciones cl\u00ednicas potenciales es muy amplio<\/strong>. Puedes hacer m\u00e1s de una apuesta en este juego, lo cual es algo intrigante\u00bb.<\/p>\nActualmente, la prote\u00edna humana hemopexina, que tambi\u00e9n se une al hemo, se est\u00e1 explorando como un posible tratamiento para la anemia de c\u00e9lulas falciformes. El p\u00e9ptido NCR247 podr\u00eda proporcionar una alternativa m\u00e1s f\u00e1cil de implementar, dicen los investigadores, porque es mucho m\u00e1s peque\u00f1o y podr\u00eda ser m\u00e1s f\u00e1cil de fabricar y entregar en el cuerpo.<\/p>\n
La investigaci\u00f3n fue financiada en parte por el Centro de Ciencias de la Salud Ambiental del MIT, la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencias y los Institutos Nacionales de Salud.<\/p>\n
Informe de investigaci\u00f3n: <\/strong>\u00abUn p\u00e9ptido vegetal secuestrador de hemo promueve la absorci\u00f3n de hierro en bacterias simbi\u00f3ticas\u00bb<\/strong><\/a><\/p>\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Fuente: Colaje im\u00e1genes Google Grupo Hemo, simbiosis, Rhizobium, fijaci\u00f3n del nitr\u00f3geno y leguminosas. Sobre todos estos asuntos versa la nota de prensa que os mostramos hoy. Se trata de un tema propio de la bit\u00e1cora, pero tambi\u00e9n es uno de los que menos domino dada mi formaci\u00f3n acad\u00e9mica y actividad investigadora. Por lo tanto, no a\u00f1adir\u00e9 comentario alguno sobre esta investigaci\u00f3n, salvo, una breve entradilla que concierne a un aspecto que se me antoja interesante para lo edaf\u00f3logos. En principio, todo apunta a que los investigadores analizaban simplemente los mecanismos de la fisiolog\u00eda de las relaciones entre leguminosas y\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[596,590,591,597,587,592,606],"tags":[53056,46726,46912,53055,53057,27844],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/153391"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=153391"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/153391\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":156444,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/153391\/revisions\/156444"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=153391"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=153391"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=153391"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
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