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Publicado el Oct 7, 2020 en instagram Links, Noticias Destacadas, Noticias principales

Un paso adelante en la búsqueda de tratamientos lumínicos para el agro

Científicos de la Fundación Instituto Leloir (FIL) desarrollaron una metodología para caracterizar receptores de la luz de una bacteria que origina pérdidas millonarias en la producción de uvas, brócoli, repollitos de Bruselas y otros cultivos. La herramienta podría servir para el estudio de otros patógenos y ser la base de futuras aplicaciones para el sector agro. 

Fernando Goldbaum (izq.), Jimena Rinaldi, Hernán Ruy Bonomi y Giuliano Antelo.

Los investigadores de la FIL desarrollaron una metodología de investigación que podría ayudar a crear, en el futuro, tratamientos lumínicos amigables con el medio ambiente para combatir plagas y mejorar el rendimiento de los cultivos.

La herramienta permite caracterizar, de manera rápida y simultánea, decenas de variantes de ciertas proteínas, los fitocromos, que actúan como receptores de luz roja en plantas, pero también en algunas bacterias. Por ejemplo, en Xanthomonas campestris pv. Campestris, el agente causal de la podredumbre negra de la vid, una enfermedad que genera pérdidas millonarias en productores de uvas, brócoli, repollitos de Bruselas, repollo, coliflor, rábano y otros cultivos.

Los fitocromos absorben luz y transmiten señales lumínicas al interior de la célula generando una respuesta biológica. Por ejemplo, funcionan como “interruptores” que pueden aumentar o reducir, según la luz ambiente, la capacidad patogénica de bacterias que producen grandes pérdidas en el agro.

“Por esa razón, es factible pensar en el desarrollo de tratamientos lumínicos que den ventaja a los cultivos para defenderse mejor de los patógenos”, explica Jimena Rinaldi, directora del estudio e integrante del Laboratorio de Inmunología y Microbiología Molecular liderado por Fernando Goldbaum en la FIL.

Los investigadores desarrollaron una metodología que permite caracterizar de manera rápida, simultánea y económica decenas de variantes de fotorreceptores de bacterias.

Los fitocromos alternan entre dos estados: el Pr, que absorbe luz roja; y el Pfr, que absorbe luz del rojo lejano. Los cambios de conformación de estos receptores lumínicos influyen, por ejemplo, en la virulencia de las bacterias que los poseen.

Años atrás, el laboratorio de Goldbaum resolvió la estructura 3D del estado Pr del fitocromo de Xanthomonas campestris pv. campestris. Ahora, mediante la nueva metodología, los científicos lograron identificar una variante del fitocromo de la bacteria que está favorecida en el estado Pfr, lo que será útil para futuros estudios estructurales. “Esto es importante porque hoy no existen publicadas estructuras completas de un mismo fitocromo en sus dos estados conformacionales”, explicó Giuliano Antelo, primer autor del estudio, quien hizo su tesina de licenciatura con el grupo de Goldbaum y actualmente es becario doctoral del CONICET en el laboratorio de Fisicoquímica de Enfermedades Infecciosas, también de la FIL.

Imagen de la estructura de un fitocromo de Xanthomonas campestris pv. campestris resuelta por los investigadores en un trabajo previo.

Entender el ciclo infectivo de la bacteria de la podredumbre negra, sus mecanismos moleculares y su interacción con las plantas hospedadoras “nos brinda oportunidades para encontrar sus puntos débiles. Por ejemplo, se podrían conocer los momentos del día adecuados para tareas de siembra y cosecha, o descubrir tratamientos lumínicos a los cultivos de plantas que les den ventaja para defenderse mejor de los patógenos”, puntualizó Rinaldi, también investigadora del CONICET.

La metodología también podría aplicarse al estudio de receptores de luz de otras bacterias patógenas e incluso de otras, como las rizobacterias, que mejoran el contenido de nitrógeno en las plantas.

“Luz y producción de alimentos son dos temas estrechamente relacionados. Este trabajo constituye un avance en técnicas de biología molecular e ingeniería de proteínas, que permite entender cómo bacterias importantes para la producción de esos alimentos son capaces de detectar la luz”, concluyó Goldbaum, también investigador superior del CONICET.

Del estudio, publicado en “Photochemistry and Photobiology”, también participaron otros investigadores del CONICET y del laboratorio de Goldbaum en la FIL: Hernán Ruy Bonomi, codirector del estudio, Maximiliano Sánchez-Lamas y Lisandro Otero.