El estudio estructural da una idea de cómo las plantas mantienen sus ‘bocas’ cerradas

A. La regulación del control SLAC1 de la apertura estomática; B. La estructura crio-EM de la planta SLAC1; C. La caracterización electrofisiológica de residuos clave de fosforilación en SLAC1. Crédito: IGDB

Los estomas, formados por un par de células protectoras en forma de riñón, son poros diminutos en las hojas. Actúan como bocas que las plantas usan para “comer” y “respirar”. Cuando se abren, el dióxido de carbono (CO2) ingresa a la planta para la fotosíntesis y el oxígeno (O2) se libera a la atmósfera. Al mismo tiempo que los gases entran y salen, una gran cantidad de agua también se evapora por los mismos poros a través de la transpiración.

Estas ‘bocas’ se cierran en respuesta a estímulos ambientales como niveles altos de CO2 niveles, ozono, sequía e invasión de microbios. La proteína responsable de cerrar estas ‘bocas’ es un canal de aniones, llamado SLAC1, que mueve iones cargados negativamente a través de la membrana de la célula protectora para reducir la presión de turgencia. La baja presión hace que las células de protección colapsen y, posteriormente, el poro del estoma se cierre.

Como parte de un esfuerzo de colaboración con científicos de la Universidad de Columbia, investigadores del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia de Ciencias de China (CAS) han descubierto la estructura atómica de SLAC1 utilizando microscopía crioelectrónica de partícula única (crio-EM). Esta estructura muestra que el canal SLAC1 está normalmente en un estado cerrado, con dos residuos de fenilalanilo cargados por resorte en conformaciones tensas que bloquean el poro y evitan que los aniones pasen a través de ellos.

Los factores ambientales afectan la actividad del canal controlando la fosforilación de SLAC1. Mediante el uso de una técnica de sujeción de voltaje de dos electrodos, los científicos descubrieron múltiples interruptores en el canal SLAC1. Cuando el fosfato se adhiere al canal, su estructura cambia y se abre, permitiendo que los aniones fluyan libremente. Como resultado, la presión de la turgencia cae y los estomas se cierran.

Sin embargo, los científicos descubrieron mediante el uso de una técnica de pinza de voltaje de dos electrodos que el canal SLAC1 tiene múltiples interruptores. “Estos se activan por factores ambientales que controlan la fosforilación de SLAC1. Específicamente, cuando el fosfato se adhiere al canal, su estructura cambia y se abre, permitiendo que los aniones fluyan libremente. Como resultado, la presión de turgencia cae y los estomas se cierran”.

Estos hallazgos ayudarán a los científicos a comprender cómo las plantas responden a los cambios ambientales que enfrenta nuestro planeta, como la sequía y los niveles crecientes de CO.2 y ozono. Un conocimiento profundo del mecanismo de control SLAC1 de los poros de los estomas será valioso para diseñar cultivos de plantas resistentes a la sequía o eficientes en el uso de agua.



Source: Phys.org – latest science and technology news stories by phys.org.

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