Las plantas han ido desarrollando a lo largo del tiempo un sofisticado mecanismo de defensa para hacer frente al ataque de distintos patógenos, como hongos o bacterias. Un componente clave en esta estrategia es la ubiquitina, una pequeña proteína que actúa como una etiqueta molecular y que permite a las plantas, en última instancia, modular su respuesta inmune. Al unirse a otras proteínas, la ubiquitina cambia el destino de las mismas, marcándolas para ser degradadas o dándoles una nueva potencialidad. Propiedad que las células utilizan para activar o regular su respuesta inmune. La inmunidad que las plantas poseen es muy eficiente, sin embargo los patógenos evolucionan constantemente y, en ocasiones, logran eludir la resistencia de las plantas.
Beatriz Orosa lleva años estudiando la inmunidad de las plantas, especialmente el sistema de ubiquitinación. Busca comprender el mecanismo fundamental por el que las plantas regulan la amplitud e intensidad de sus respuestas inmunitarias, y aplicar todo este conocimiento al desarrollo de cultivos más resistentes a enfermedades. Gracias a una de las prestigiosas ayudas del Consejo Europeo de Investigación (ERC), la investigadora del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) ha puesto en marcha un nuevo proyecto que pone el foco en la ligasa E3, unas enzimas que identifican con gran precisión qué proteínas deben ser marcadas con ubiquitina, asegurando que el proceso ocurra de forma controlada y selectiva. "Vamos estudiar cómo las plantas fueron mejorando su respuesta de defensa contra nuevos patógenos a lo largo de la evolución mediante la ruta de la ubiquitina y utilizar este conocimiento para crear enzimas sintética que ayuden a mejorar la respuesta de los cereales a patógenos a los que aún son susceptibles" explica la Dra. Orosa.
La roya de la cebada será el sistema modelo del proyecto: un hongo común que forma pústulas de color rojizo en las hojas y puede causar importantes pérdidas en cultivos. Los investigadores estudiarán el comportamiento de las ligasas E3 que se activan durante la respuesta inmune de la planta, así como las tácticas moleculares que emplea el hongo para desactivar sus defensas. Pero el proyecto SynUbL va un paso más allá: utilizará técnicas de biología sintética para diseñar nuevas ligasas E3 capaces de activar la inmunidad de la planta a demanda y eliminar las proteínas del patógeno que bloquean esa defensa. El objetivo final es generar herramientas moleculares que permitan reforzar las defensas de cultivos de forma precisa, programable y sostenible.
Las enfermedades que afectan a los cultivos suponen una amenaza cada vez mayor a la seguridad alimentaria: se calcula que las plagas y patógenos provocan la pérdida de hasta el 40% de la producción agrícola cada año. Mejorar la capacidad natural de las plantas para defenderse se presenta como una alternativa sostenible y eficaz frente al uso masivo de pesticidas. Sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan esa inmunidad siguen siendo poco conocidos, lo que dificulta su aprovechamiento en el desarrollo de cultivos más resistentes. "Siempre me ha fascinado la capacidad de las plantas para percibir, anticipar y responder rápidamente a los cambios ambientales y a los patógenos" señala Orosa quien, junto a su grupo de investigación, llevará a cabo su proyecto durante los próximos cinco años en el CiQUS, centro de investigación de la Universidade de Santiago de Compostela que cuenta con financiación de la Unión Europea a través del Programa Galicia FEDER 2021-2027.
Roya de la cebada (Puccinia hordei) | Donald Groth
