¿Cuáles son las interacciones entre Systemin y las especies reactivas de oxígeno de las plantas?
En el ámbito de la biología vegetal, la intrincada red de vías de señalización e interacciones moleculares sigue fascinando tanto a los investigadores como a los actores de la industria. Como proveedor de Systemin, he sido testigo de primera mano del creciente interés en comprender la compleja relación entre Systemin y las especies reactivas de oxígeno (ROS) de las plantas. En esta publicación de blog, profundizaremos en los detalles de estas interacciones, explorando su importancia en la defensa, el crecimiento y el desarrollo de las plantas.
Systemin: un actor clave en la señalización de plantas
La sistemina es una conocida hormona peptídica vegetal que desempeña un papel crucial en la respuesta sistémica a las heridas de las plantas de tomate. Descubierta en la década de 1990, la Systemin se deriva de una proteína precursora más grande, la prosystemin. Cuando una planta resulta herida, por ejemplo, por la herbivoría de insectos o por daños mecánicos, Systemin se libera en el apoplasto. Luego se une a un receptor específico en la superficie de las células vecinas, lo que desencadena una cascada de eventos de señalización.
La unión de Systemin a su receptor activa una serie de vías de señalización intracelular. Uno de los pasos iniciales implica la activación de proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK). Estas quinasas fosforilan varios objetivos posteriores, lo que lleva a la activación transcripcional de genes relacionados con la defensa. Los genes inducidos por Systemin a menudo están involucrados en la producción de inhibidores de proteasa, que pueden disuadir a los herbívoros al interferir con su digestión.
Especies reactivas de oxígeno en las plantas.
Las especies reactivas de oxígeno son moléculas altamente reactivas que incluyen aniones superóxido (O₂⁻), peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y radicales hidroxilo (·OH). En las plantas, las ROS se producen como subproductos de procesos metabólicos normales, como la fotosíntesis y la respiración. Sin embargo, su producción también puede mejorar significativamente en respuesta a diversos estreses bióticos y abióticos.
En condiciones normales, las plantas tienen un sistema de defensa antioxidante bien desarrollado para mantener el equilibrio de los niveles de ROS. Este sistema incluye enzimas como la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y ascorbato peroxidasa (APX), así como antioxidantes no enzimáticos como el ácido ascórbico y el glutatión. Cuando las plantas están expuestas a estrés, la producción de ROS puede exceder la capacidad del sistema antioxidante, provocando estrés oxidativo.
Interacciones entre Systemin y ROS
Producción de ROS provocada por Systemin
Una de las interacciones más importantes entre Systemin y ROS es la capacidad de Systemin para inducir la producción de ROS en células vegetales. Cuando Systemin se une a su receptor, activa una cascada de señalización que finalmente conduce a la activación de las NADPH oxidasas. Estas enzimas son responsables de la producción de aniones superóxido en la membrana plasmática. Luego, la SOD convierte rápidamente los aniones superóxido en peróxido de hidrógeno.
La producción de ROS en respuesta a Systemin es una parte importante del mecanismo de defensa de la planta. Las ROS pueden dañar directamente las membranas y macromoléculas de patógenos invasores. También pueden actuar como moléculas de señalización, desencadenando la activación de genes relacionados con la defensa. Por ejemplo, el peróxido de hidrógeno puede difundirse a través de las membranas celulares y activar factores de transcripción que participan en la expresión de genes que codifican inhibidores de proteasas y otras proteínas de defensa.
ROS - Regulación mediada de la señalización de Systemin
Por otro lado, las ROS también pueden regular la vía de señalización de Systemin. Los niveles altos de ROS pueden causar daño oxidativo a las proteínas y lípidos de la célula, incluidos los componentes de la vía de señalización de Systemin. Por ejemplo, las ROS pueden oxidar los residuos de cisteína en las proteínas, provocando cambios en su estructura y función. Esto puede mejorar o inhibir la actividad de las proteínas involucradas en la señalización de Systemin.
En algunos casos, las ROS pueden actuar como reguladores positivos de la señalización de Systemin. Por ejemplo, niveles bajos de peróxido de hidrógeno pueden mejorar la fosforilación de MAPK, que son componentes clave de la cascada de señalización de Systemin. Esto puede conducir a una activación más robusta de los genes relacionados con la defensa. Sin embargo, la producción excesiva de ROS también puede tener un impacto negativo en la señalización de Systemin. El estrés oxidativo puede provocar la inactivación de las proteínas de señalización, lo que provoca una alteración de la respuesta de defensa.
Papel en la señalización sistémica
La interacción entre Systemin y ROS también es importante para la señalización sistémica en las plantas. Cuando una planta resulta herida, la producción local de Systemin y ROS puede desencadenar una respuesta sistémica en las partes no heridas de la planta. Las ROS pueden actuar como señales móviles, difundiéndose a través del apoplasto y el simplasto hacia las células vecinas. También pueden inducir la producción de otras moléculas de señalización, como el ácido jasmónico, que puede amplificar aún más la respuesta de defensa sistémica.
Implicaciones para la sanidad vegetal y la agricultura
Comprender las interacciones entre Systemin y ROS tiene implicaciones importantes para la salud vegetal y la agricultura. Al manipular la vía de señalización Systemin - ROS, es posible mejorar los mecanismos de defensa naturales de la planta contra plagas y enfermedades. Por ejemplo, la aplicación exógena de Systemin o la activación de la señalización de Systemin se puede utilizar como estrategia para proteger los cultivos de los herbívoros.
Además, la interacción entre Systemin y ROS también puede aprovecharse para mejorar la tolerancia de las plantas al estrés abiótico. Dado que las ROS están involucradas en respuestas al estrés tanto biótico como abiótico, la activación de la vía Systemin - ROS puede ayudar a las plantas a enfrentar mejor los desafíos ambientales como la sequía, la salinidad y las temperaturas extremas.
Nuestros productos y su relevancia
Como proveedor de Systemin, estamos comprometidos a proporcionar productos de alta calidad para aplicaciones agrícolas y de investigación. Nuestros péptidos Systemin se sintetizan y purifican cuidadosamente para garantizar su actividad biológica. Además de Systemin, también ofrecemos una variedad de péptidos relacionados que pueden usarse para estudiar las vías de señalización en las plantas.
Por ejemplo, suministramosProteína Quinasa C (19 - 36), que puede utilizarse para investigar el papel de las proteínas quinasas en la cascada de señalización de Systemin. NuestroPéptido SCPATambién puede ser relevante para estudiar las interacciones entre Systemin y otras moléculas de señalización. YSustancia P (2 - 11)/Deca - Sustancia Pse puede utilizar como herramienta para comprender el contexto más amplio de la señalización mediada por péptidos en plantas.
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Referencias
Bergey, DR, Pearce, G. y Ryan, CA (1999). Systemin activa una cascada de señalización de heridas en el tomate. Fisiología vegetal, 119 (4), 1351-1357.
Mittler, R. (2002). Estrés oxidativo, antioxidantes y tolerancia al estrés. Tendencias en ciencia vegetal, 7(9), 405 - 410.
Orozco - Cárdenas, ML, Narváez - Vásquez, J., & Ryan, CA (2001). El peróxido de hidrógeno actúa como segundo mensajero para la inducción de genes de defensa en las plantas de tomate en respuesta a la herida, la sistemina y el jasmonato de metilo. Célula vegetal, 13(7), 1793-1805.