Modelo de trabajo propuesto: al vincular PATELLIN2 e IRT1, la vitamina E (tocoferol) contribuye a reducir el estrés oxidativo de la membrana durante la absorción de hierro en las raíces de Arabidopsis thaliana. Crédito: HHU/Jannik Hornbergs
El hierro es un micronutriente fundamental para la supervivencia de las plantas y los seres humanos, pero demasiado hierro también puede ser tóxico. Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ha descubierto que la proteína PATELLIN2 no solo participa en la regulación de los niveles de hierro en las plantas.
PATELLIN2 es una de un grupo de proteínas que también están involucradas en el transporte de vitamina E en humanos. Los investigadores han publicado sus hallazgos, que también son importantes para suministrar hierro a las personas a través de alimentos vegetales, en la revista Fisiología de las plantas.
El hierro es un micronutriente esencial para los humanos. Las carencias de hierro y zinc en la dieta de una persona provocan graves daños a la salud, sobre todo en los niños no nacidos y de corta edad. Para asegurar el suministro mundial de alimentos y luchar contra la desnutrición, particularmente en los países más pobres, es necesario asegurar el suministro de hierro principalmente de fuentes vegetales y mejorarlo a través de la mejora selectiva.
Las plantas necesitan hierro para reacciones metabólicas fundamentales como la fotosíntesis y la respiración. Sin embargo, el hierro es un arma de doble filo para ellos: las condiciones ambientales desfavorables, como la sequía, pueden poner a las plantas bajo estrés, lo que se ve agravado por la presencia de iones metálicos reactivos, incluido el hierro. Al estar enraizadas, las plantas obviamente no pueden alejarse de las condiciones de estrés locales, por lo que las plantas terrestres han necesitado desarrollar otras formas de lidiar con los factores de estrés.
Estos incluyen la regulación del hierro. Para la investigación y la aplicación, es importante comprender cómo las plantas manejan su nutrición con micronutrientes durante su crecimiento con las consecuencias potencialmente riesgosas del estrés oxidativo. Si conocemos estos procesos, podemos influir en ellos de manera específica para mejorar la productividad de las plantas y la calidad de los alimentos, en particular a la luz del cambio climático, que aumenta las posibilidades de sequía.
Un equipo compuesto por representantes de biología, química y medicina en HHU, encabezado por la profesora Dra. Petra Bauer y el Dr. Rumen Ivanov de la Cátedra de Botánica, ha examinado los mecanismos de absorción de hierro en plantas utilizando Arabidopsis thaliana (thale cress) como planta modelo. El transportador regulado por hierro IRT1 juega un papel importante en la absorción de hierro en las raíces de las plantas.
Las células de la raíz controlan la actividad de IRT1, lo que permite a las plantas limitar la toxicidad y el estrés oxidativo causado por los iones metálicos. Los investigadores de HHU pudieron demostrar que IRT1 se une a la llamada proteína de transferencia de lípidos del dominio SEC14 PATELLIN2. Esto, a su vez, cambia el entorno proteico de IRT1 según el suministro de hierro.
Otra proteína de transferencia de lípidos con un dominio SEC14 juega un papel clave en la homeostasis de la vitamina E en humanos y el transporte de vitamina E desde el intestino a través del hígado a los diversos órganos del cuerpo. El cuerpo obtiene la vitamina E de los alimentos vegetales, principalmente hojas y semillas.
PATELLIN2 puede unirse a la molécula alfa-tocoferol, uno de los compuestos de vitamina E más importantes en hojas y raíces. Jannik Hornbergs, quien realizó los estudios durante su Ph.D. en HHU en cooperación con la Dra. Karolin Montag, dice: «Hemos establecido que la proteína de transferencia de lípidos SEC14 PATELLIN2 y los tocoferoles son fundamentales para la movilización del hierro en la raíz y las actividades antioxidantes como reacción al hierro».
El vínculo entre el transporte de hierro y la proteína de transferencia de lípidos SEC14 permite nuevos modelos de trabajo sobre cómo las células pueden usar la vitamina E para controlar el grado de estrés oxidativo causado por el hierro. El Dr. Rumen Ivanov y el profesor Bauer sobre la importancia de los resultados: «En última instancia, estos enlaces que ahora conocemos pueden usarse para identificar nuevos objetivos de mejoramiento para plantas de cultivo que pueden lograr resistencia al estrés y maximizar el contenido de hierro en las plantas».
Más información:
Jannik Hornbergs et al, la proteína SEC14-GOLD PATELLIN2 se une a TRANSPORTER1 REGULADO POR HIERRO vinculando la absorción de hierro de la raíz con la vitamina E, Fisiología de las plantas (2022). DOI: 10.1093/plphys/kiac563
Proporcionado por la Universidad Heinrich-Heine de Düsseldorf
Citación: Cómo las plantas se protegen del estrés oxidativo durante la absorción de hierro y por qué esto también es importante para los humanos (12 de diciembre de 2022) consultado el 13 de diciembre de 2022 en https://phys.org/news/2022-12-oxidative-stress-iron -uptake-important.html
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