Cómo se comunican entre sí las células vegetales
La supervivencia de los organismos pluricelulares depende de la comunicación intercelular. Esta interacción regula las actividades de cada célula y respalda el funcionamiento del organismo en su conjunto. En las plantas, la comunicación intercelular se efectúa a través de estructuras microscópicas especiales denominadas «plasmodesmos» (PD), canales que atraviesan la membrana plasmática (MP) y la pared celular de una célula y conectan con la célula adyacente. Sin embargo, aún no se sabe exactamente cómo los PD integran señales para coordinar sus acciones y respuestas. La respuesta a este misterio puede estar en el retículo endoplasmático (RE), una estructura reticular que atraviesa los PD y que está estrechamente anclada a la MP de la célula a través de un conjunto de «radios». «Durante decenios, no se ha logrado esclarecer la función de esta singular organización de membranas, con sus membranas estrechamente superpuestas», comenta Emmanuelle Bayer, directora de investigación en el Laboratorio de Biogénesis de Membranas de la Universidad de Burdeos. En el proyecto BRIDGING, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, Bayer y sus colaboradores emplearon modelos punteros y técnicas de imagenología tridimensional de altísima resolución para estudiar esta curiosa organización celular, así como para averiguar si el anclaje entre el RE y la MP es esencial para la función de los PD. «Esta investigación supone dos avances notables», agrega Bayer. «Contribuye a responder una pregunta fundamental sobre cómo la citocinesis incompleta en las células vegetales favorece la comunicación, y sugiere un papel imprevisto y básico del RE en la organización de la continuidad intercelular».
Identificación de proteínas de anclaje candidatas
En primer lugar, los investigadores llevaron a cabo un análisis proteómico, un proceso que permite identificar y cuantificar proteínas. El equipo empleó esta técnica para analizar PD y, gracias a ello, encontró proteínas de anclaje candidatas, que eran específicas para los PD y tenían la característica estructural necesaria para tender puentes entre las dos membranas. «Después demostramos que estas proteínas MCTP (multiple C2 domain transmembrane domain protein: proteína de dominio transmembrana múltiple C2) se localizaban en los PD de plantas», explica Bayer. «Su pérdida de función induce fuertes defectos relacionados con el desarrollo y el crecimiento en “Arabidopsis thaliana”, nuestro sistema modelo». A continuación, los investigadores emplearon la tomografía electrónica para investigar el efecto de la pérdida de función de la MCTP en la estructura interna de los PD, técnicas de dinámica molecular para cartografiar la interacción MCTP-MP, métodos de biología celular microscópica para rastrear el flujo molecular en las plantas y análisis bioquímicos.
Un cambio de paradigma en el concepto de comunicación vegetal
Los resultados del proyecto dieron lugar a un cambio conceptual en la comprensión de la comunicación vegetal, sobre todo en lo que respecta a los mecanismos reguladores del tráfico intercelular a través de los PD. En los últimos cinco años, gracias al respaldo de la financiación europea, el grupo de Bayer descubrió que los PD actúan como sitios de contacto de membrana no convencionales, que también aparecen en otros organismos, pero que en las plantas sirven exclusivamente para la comunicación intercelular. «Nuestros hallazgos ponen en entredicho los modelos actuales que hacen hincapié en la calosa como principal regulador del tráfico intercelular, y amplían las funciones de los sitios de contacto de membrana de la comunicación intracelular a la intercelular», explica Bayer. El segundo hallazgo destacado fue que cuando las células vegetales se dividen, el RE impide de forma activa la separación física de las células en división, lo cual favorece la formación de puentes intercelulares a través de la pared de división.
Los plasmodesmos en primer plano
La nueva perspectiva de investigación del proyecto sobre el papel de los sitios de contacto de membrana en la comunicación intercelular ha sido reconocida en varios campos, y muchos equipos investigan ya los PD bajo el prisma de los sitios de contacto de membrana, incluso en la comunidad de biología de membranas animales más amplia. «Nuestros datos, junto con nuestro reciente trabajo sobre la división celular incompleta, también han destacado la importancia del RE», observa Bayer. «En los próximos años, me gustaría centrar mi investigación en la función del RE en la comunicación intracelular».
Palabras clave
BRIDGING, planta, comunicación, células, plasmodesmos, división celular, membranas