Células vegetales podrían decidir cuándo hacer petróleo

Un documento revela que se podría llevar a nuevas formas de diseñar plantas para producir petróleo

Un estudio en el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de Estados Unidos identifica nuevos detalles de cómo una molécula de señalización de azúcar ayuda a regular la producción de petróleo en las células vegetales. Como se describe en un documento que aparece en la revista 'The Plant Cell', el trabajo podría llevar a nuevas formas de diseñar plantas para producir cantidades sustanciales de petróleo para su uso como biocombustibles o en la producción de otros productos a base de aceite.

El estudio se basa en investigaciones previas lideradas por el bioquímico del Laboratorio Nacional Brookhaven, John Shanklin, que estableció vínculos claros entre un complejo proteico que detecta niveles de azúcar en células vegetales (específicamente una subunidad llamada KIN10) y otra proteína que sirve como "interruptor" para la producción de petróleo (WRINKLED1).

Utilizando este conocimiento, el equipo de Shanklin demostró que podía usar combinaciones de variantes genéticas que aumentan la acumulación de azúcar en las hojas de las plantas para impulsar la producción de petróleo. El nuevo trabajo proporciona una comprensión más detallada del vínculo entre la señalización del azúcar y la producción de petróleo, identificando con precisión qué moléculas regulan el equilibrio y cómo.

"Si fuera una célula, querría saber si deberían crear nuevos compuestos o romper los existentes --afirma Shanklin--. Hacer petróleo es exigente; uno quiere hacerlo cuando se tiene mucha energía, que en las células se mide por la cantidad de azúcar disponible. Al comprender cómo la disponibilidad de azúcar impulsa la producción de petróleo, esperamos encontrar formas de obtener plantas para impulsar la prioridad de hacer petróleo".

La investigación anterior del equipo reveló algunos detalles bioquímicos clave del acto de equilibrio azúcar-petróleo. Específicamente, descubrieron que cuando los niveles de azúcar son bajos, la porción de KIN10 del complejo sensor de azúcar interrumpe la producción de petróleo activando la degradación del interruptor de activación de petróleo (WRINKLED1). Los altos niveles de azúcar de alguna manera evitaron esta degradación, dejando la proteína en el interruptor estabilizada para producir petróleo. Pero los científicos no entendieron exactamente cómo.

En este nuevo documento, los primeros autores Zhiyang Zhai y Jantana Keereetaweep lideraron una investigación detallada para descubrir cómo estos jugadores moleculares interactúan para impulsar la producción de petróleo cuando abunda el azúcar. El equipo utilizó una técnica emergente, llamada termoesférula a microescala, que utiliza tintes fluorescentes y calor para medir con precisión la fuerza de las interacciones moleculares.

"Etiquetas las moléculas con un tinte fluorescente y mides cómo se alejan de una fuente de calor --explica Shanklin--. Entonces, si agregas otra molécula que se une a la molécula marcada, cambia la velocidad a la que la molécula marcada se aleja del calor. La aplicación rápida de Jan y Zhiyang de esta nueva técnica a este difícil problema de investigación fue clave para resolverlo".

Entre las sustancias incluidas en el estudio se encontraba una molécula conocida como trehalosa 6-fosfato (T6P), cuyos niveles aumentan y disminuyen con los del azúcar. El estudio reveló que T6P interactúa directamente con el componente KIN10 del complejo sensor de azúcar. Y mostró cómo esa unión interfiere con la capacidad de KIN10 para cerrar la biosíntesis del petróleo.

"Al medir las interacciones entre muchas moléculas diferentes, determinamos que la molécula de señalización de azúcar, T6P, se une con KIN10 e interfiere en su interacción con un intermediario no identificado previamente en este proceso, conocido como GRIK1, que es necesario para que KIN10 etiquete WRINKLED1 para la destrucción. Esto explica cómo la señal afecta a la cadena de eventos y conduce a una mayor producción de petróleo --apunta Shanklin--. No es solo azúcar sino la molécula de señalización que sube y baja con el azúcar que inhibe el mecanismo de cierre del aceite".

Para poner este conocimiento en acción y aumentar la producción de petróleo, los científicos necesitarán aún más detalles. Entonces, el siguiente paso será conocer de cerca la interacción de T6P con su proteína objetivo, KIN10, en la Fuente de Luz Sincrotrón Nacional II de Brookhaven (NSLS-II). Esta instalación produce rayos X extremadamente brillantes, que el equipo utilizará para revelar exactamente cómo encajan las moléculas interactuantes.

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