El ácido salicílico coopera en el control de las respuestas al estrés biótico y abiótico de las plantas

El ácido salicílico coopera en el control de las respuestas al estrés biótico y abiótico de las plantas

Los cambios redox inducidos por ácido salicílico favorecen la expresión del gen NPR1

Este gen codifica una proteína que regula la defensa de las plantas contra el estrés biótico y abiótico

Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica

El ácido salicílico es un compuesto fenólico. Las investigaciones realizadas durante las últimas décadas indican que actúa como una hormona vegetal clave que regula varios aspectos del crecimiento, desarrollo y respuestas al estrés de las plantas. Esta sustancia desempeña un papel fundamental en la activación de las respuestas de defensa de las contra fitopatógenos biotróficos y hemibiotróficos.

Las vías principales del ácido salicílico se han dilucidado mediante enfoques genéticos y bioquímicos.

Además de mejorar la resistencia de las plantas a las enfermedades, numerosos estudios han establecido que esta sustancia puede regular muchos aspectos en diferentes niveles y, por lo tanto, mejorar la tolerancia de estos organismos al estrés abiótico.


Estructura química del ácido salicílico

 

Mecanismos de acción del ácido salicílico

La interacción entre las plantas y las condiciones ambientales adversas proporciona a los huéspedes mecanismos de resistencia sofisticados. Una variedad de pequeñas moléculas participa en las vías del ácido salicílico para iniciar y regular las respuestas de defensa ante el estrés biótico o abiótico. Este compuesto está siendo surgiendo como una herramienta sólida para aliviar los efectos adversos del estrés biótico y abiótico en los cultivos.

Regulación de NPR1

Se ha demostrado recientemente que los cambios redox provocados por ácido salicílico inducen el NPR1.

NPR1 es un acrónimo de “nonexpressor of pathogenesis-related genes 1”. Es un gen que codifica una proteína que regula la defensa de las plantas contra el estrés biótico y abiótico.

NPR1 confiere resistencia contra una variedad de patógenos y factores de estrés además de participar en la reprogramación transcripcional mediada por el ácido salicílico, en la homeostasis de las proteínas del estrés y la supervivencia celular.

Los análisis estructurales definen al producto de la expresión de NPR1 y sus parálogos* como receptores del ácido salicílico.

Además, el NPR1 desempeña un papel central en la salud de las plantas al regular la comunicación cruzada entre el ácido salicílico y otras hormonas de defensa y crecimiento.

Se ha demostrado que las proteínas expresadas por NPR1 promueven la supervivencia celular al dirigirse a sustratos para la ubiquitinación** y degradación a través de la formación de condensados con proteínas NPR1 inducidos por ácido salicílico. Éstos son enriquecidos con proteínas de respuesta al estrés (al daño oxidativo), incluidos los receptores inmunitarios ricos en el residuo del aminoácido leucina, que se unen a ciertas secuencias de nucleótidos en el ADN.

NPR1 es un regulador positivo clave en la vía de señalización de ácido salicílico y está presente predominantemente en el citoplasma en la forma de oligómeros.

ROS aumenta los niveles de ácido salicílico

La producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) es común cuando las plantas se encuentran bajo condiciones de estrés biótico o abiótico. Sin embargo, un aumento en la producción ROS aumenta los niveles de ácido salicílico, y debido a la existencia de un ciclo de retroalimentación positiva entre la síntesis de este ácido y la producción de ROS, se estimulan aún más la producción de ROS en la célula, que da como resultado cambios redox citoplasmáticos, que resultan en la reducción de NPR1 a una forma monomérica.

En el núcleo, proteínas NPR1 funcionan como coactivadores de la transcripción a través de la interacción con los factores de transcripción TGA (proteínas de unión a la secuencia TGACG de ADN) para promover la expresión de los genes relacionados con la defensa. La transformación dinámica de oligómero a monómero de NPR1 es un prerrequisito para su importación nuclear.

También, estudios previos han demostrado que el estrés del retículo endoplasmático conduce a la reducción del potencial redox citosólico, lo que a su vez induce la translocación desde el núcleo celular de NPR1 para regular el estrés en este orgánulo.

Este estudio proporciona una prueba de que el ácido salicílico regula NPR1, el cual media la homeostasis redox provocada por los diferentes tipos de estrés.

*Genes que surgen de un gen ancestral que ha sido duplicado; son genes que se encuentran en la misma especie, pero tienen funciones diferentes.

** La ubiquitinización es un proceso que consiste en la unión de moléculas de ubiquitina a proteínas, formando complejos. Este proceso es fundamental para la regulación de la degradación de proteínas en las células. Está involucrada en varios procesos celulares, tales como: apoptosis, ciclo celular, transcripción y reparación del ADN, respuesta inmune, diferenciación celular, biogénesis de orgánulos etc.

 

Fuentes

Xin, K.; Wu, Y.; Ikram, A. U.; Jing, Y.; Liu, S.; Zhang, Y.; Chen, J. (2025).
Salicylic acid cooperates with different small molecules to control biotic and abiotic stress responses
Journal of Plant Physiology, 304:154406.

Zavaliev , R.; Dong, X. (2024).
NPR1, a key immune regulator for plant survival under biotic and abiotic stresses
Mol Cell, 84(1):131-141.

Zavaliev , R.; Mohan , R.; Chen , T.; Dong, X. (2020).
Formation of NPR1 Condensates Promotes Cell Survival during the Plant Immune Response
Cell, 182(5):1093-1108.e18.

Imágenes
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_salic%C3%ADlico
Acceso el 22/01/2025.
https://www.elcorreo.com/ciencia/vida/plantas-emiten-sonidos-estresadas-20230330203033-ntrc.html
Acceso el 22/01/2025.

 

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