(Riken, 2023)
Después de casi una década de esfuerzos, los científicos de RIKEN han determinado la estructura de una proteína transportadora clave que ayuda a las plantas a obtener hierro del suelo. Este hallazgo podría guiar el desarrollo de nuevos fertilizantes de alta eficacia que ayudaran a las plantas a extraer hierro de suelos con deficiencia de este elemento.
Aproximadamente un tercio de toda la tierra a nivel mundial es alcalina, porque el suelo contiene grandes cantidades de Carbonato de calcio. El hierro no se disuelve bien en estos suelos alcalinos y la deficiencia de hierro resultante puede restringir severamente el crecimiento de las plantas.
«La absorción de hierro del suelo no es fácil», dice Atsushi Yamagata del Centro RIKEN para la Investigación en dinámica de Biosistemas. Sin embargo, las gramíneas comunes, incluidas el trigo y la cebada, han desarrollado una estrategia única para capturar el hierro. Liberan en el suelo compuestos llamados fitosideróforos, que se unen al hierro y forman un complejo que las plantas pueden absorber a través de sus raíces. Los fitosideróforos son compuestos conocidos como ácidos mugineicos. Mientras transportan su carga de hierro, son reabsorbidos hacia el interior de las células vegetales por una proteína transportadora en las membranas celulares. Pero aún se desconoce mucho sobre el mecanismo molecular de este proceso.
Yamagata y sus colaboradores han determinado por primera vez la estructura de la proteína transportadora. «Hemos resuelto la estructura de la proteína transportadora, tanto en estado libre como en combinación con un fitosideróforo que transporta hierro», dice Yamagata. Esto es fundamental porque ayuda a los investigadores a comprender los detalles moleculares finos de cómo el complejo que contiene hierro interactúa con el transportador para ser llevado al interior de las células.
El equipo de RIKEN había estado tratando de determinar la estructura de la proteína transportadora durante casi diez años. «Ni siquiera pudimos obtener los cristales necesarios para el análisis mediante cristalografía de rayos X», dice Yamagata. El gran descubrimiento llegó con los avances recientes en una técnica llamada microscopía crioelectrónica, que reveló las estructuras disparando electrones a muestras congeladas de la proteína.
Esta investigación ahora está guiando el trabajo para desarrollar derivados de ácidos mugineicos, que el equipo cree que podrían convertirse en una nueva generación de fertilizantes altamente efectivos para suelos alcalinos.
«Un derivado sintético, desarrollado por nuestro colaborador Kosuke Namba de la Universidad de Tokushima, puede mejorar el crecimiento de las plantas, superando al compuesto natural con tan solo una milésima parte del costo», dice Yamagata. Llamado ácido prolina-2′-desoximuginico (PDMA), el derivado es estable durante un mes en el suelo, en comparación con solo un día para el caso del compuesto natural. Namba ahora está trabajando con un fabricante japonés para aumentar la producción de PDMA para uso comercial como un fertilizante agrícola.
El artículo está publicado en la revista Nature Communications.
Referencias: RIKEN. (16 de Marzo de 2023). A nifty trick to help plants thrive in iron-poor soils. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-03-nifty-iron-poor-soils.html
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