Nuevas Perspectivas sobre la Inmunidad de las Plantas: Descubrimiento de Células PRIMER
LA JOLLA (8 de enero de 2025) -- Los cuerpos humanos utilizan una población diversa de células inmunitarias que circulan entre los órganos, respondiendo a diversas amenazas. En contraste, las plantas deben depender de células individuales para gestionar su propia inmunidad. Nuevas investigaciones del Instituto Salk revelan cómo las células vegetales se adaptan para protegerse contra patógenos.
Al encontrar una amenaza, las células vegetales cambian a un estado inmunitario especializado, convirtiéndose en células PRimary IMmunE Responder (PRIMER). Esta nueva población celular actúa como un centro para iniciar la respuesta inmunitaria. Alrededor de estas células PRIMER hay células vecinas, que desempeñan un papel crucial en la transmisión de la respuesta inmunitaria a través de la planta.
Los hallazgos, publicados en Nature el 8 de enero de 2025, mejoran la comprensión del sistema inmunitario de las plantas, que es cada vez más vital en el contexto de la resistencia antimicrobiana y el cambio climático.
El profesor Joseph Ecker, autor principal del estudio, afirma: "En la naturaleza, las plantas están constantemente siendo atacadas y requieren un sistema inmunitario bien funcional. Sin embargo, las plantas no tienen células inmunitarias móviles y especializadas, y deben desarrollar un sistema en el que cada célula pueda responder a las amenazas inmunitarias sin descuidar otras funciones. Hasta ahora, no estábamos seguros de cómo lo lograban."
Las plantas se enfrentan a una variedad de patógenos, como bacterias y hongos. Cuando estos patógenos invaden, las células vegetales estacionarias asumen la responsabilidad de responder y alertar a las células cercanas. Diferentes patógenos pueden entrar en una planta en diferentes lugares y momentos, lo que lleva a que se produzcan simultáneamente diferentes etapas de respuesta inmunitaria en toda la planta.
Para abordar esta complejidad, el equipo de Salk utilizó dos técnicas avanzadas de perfilado: multiómica unicelular resuelta en el tiempo y transcriptómica espacial. Al combinar estas dos técnicas, el equipo pudo capturar la respuesta inmunitaria de la planta en cada célula con una resolución espaciotemporal sin precedentes.
El primer autor Tatsuya Nobori señala: "Descubrir estas raras células PRIMER y sus células vecinas circundantes es un gran avance en cómo las células vegetales se comunican para sobrevivir a las muchas amenazas externas que enfrentan a diario."
El equipo introdujo patógenos bacterianos en las hojas de Arabidopsis thaliana, una planta modelo en la investigación. Luego analizaron la respuesta de la planta para identificar exhaustivamente el estado de cada célula al ser infectada. Al hacerlo, descubrieron un nuevo estado de respuesta inmunitaria que llamaron PRIMER, que emergió en células en puntos calientes inmunitarios específicos. Las células PRIMER expresaron un nuevo factor de transcripción, GT-3a, que probablemente es una alarma importante para alertar a otras células sobre una respuesta inmunitaria activa.
Además, las células que rodean a estas células PRIMER resultaron ser igualmente importantes. Llamadas "células vecinas", las células inmediatamente adyacentes a las células PRIMER estaban expresando genes que permiten la comunicación a larga distancia. Los investigadores planean aclarar esta relación en futuras investigaciones, pero por el momento, sospechan que las interacciones entre las células PRIMER y vecinas son clave para propagar la respuesta inmunitaria a través de la hoja.
Esta nueva comprensión de la respuesta inmunitaria de las plantas ya está disponible como una base de datos de referencia para investigadores de todo el mundo. A medida que los patógenos continúan evolucionando y propagándose en medio de cambios ambientales relacionados con el clima y el aumento de la resistencia a los antibióticos, la base de datos ofrece un importante trampolín para preservar un futuro lleno de plantas y cultivos saludables.
El profesor Ecker concluye: "Hay un gran interés y demanda por atlas celulares detallados en la actualidad, por lo que estamos emocionados de crear uno nuevo que esté disponible públicamente para que otros investigadores lo utilicen. Nuestro atlas podría conducir a muchos nuevos descubrimientos sobre cómo las células vegetales individuales responden a los factores de estrés ambientales, lo que será crucial para crear cultivos más resilientes al clima."
Otros autores incluyen a Joseph Nery del Salk; Alexander Monell del Salk y UC San Diego; Travis Lee del Salk y el Howard Hughes Medical Institute; Yuka Sakata, Shoma Shirahama y Akira Mine de la Universidad de Kyoto en Japón.
El trabajo fue apoyado por el Howard Hughes Medical Institute y el Human Frontiers Science Program.
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