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Las plantas activan respuestas inmunes contra patógenos que están altamente controladas para limitar su impacto negativo en el desarrollo vegetal. Investigadores del CBGP han descubierto que la fosfatasa MKP1 es un regulador del balance inmunidad/desarrollo, que controla la producción de especies de oxígeno activo en las respuestas de defensa.
El grupo de
"inmunidad innata de la planta y resistencia a hongos necrotrofos", liderado por el Dr. Antonio Molina en el CBGP (UPM-INIA), describió previamente y por primera vez que la proteína G heterotrimérica es un regulador clave de la inmunidad vegetal, debido a que el mutante de Arabidopsis thaliana afectado en su subunidad Gb (agb1-2) es altamente susceptible a diferentes patógenos y muestra una activación defectuosa de las respuestas inmunes (Llorente et al., 2005; Delgado-Cerezo et al., 2012). Para caracterizar la función de Gb en inmunidad, el laboratorio de Antonio Molina realizó un cribado de mutantes para identificar supresores de la susceptibilidad de agb1-2 (sgb) a patógenos. Este cribado condujo a la identificación del mutante sgb10, que es defectivo en el gen MKP1 que codifica la MAP quinasa fosfatasa 1. Es notorio señalar que MKP1 regula negativamente la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas por la planta en respuesta a patógenos o tras la percepción de patrones moleculares asociados a microbios (MAMPs). La producción de ROS, que está mediada por la NADPH oxidasa RBOHD y es esencial para una respuesta inmune efectiva, se encuentra potenciada en las plantas mutantes mkp1 durante las respuestas inmunes. MPK1 regula la actividad de RBOHD tanto a nivel transcripcional, ya que la expresión del gen RBOHD se induce en mkp1 tras la infección por patógenos o el tratamiento con MAMPs, pero también a nivel de proteína, ya que MKP1 regula negativamente la actividad enzimática de RBOHD. MPK1 también regula otras respuestas defensivas como la síntesis de metabolitos asociados a la inmunidad (por ejemplo, compuestos antimicrobianos y hormonas defensivas). Todos estos datos indican que MKP1 funciona aguas abajo de la proteína G heterotrimérica durante la inmunidad de la planta, equilibrando la amplitud de las respuestas inmunitarias. Este trabajo abre la posibilidad de diseñar nuevas estrategias de resistencia frente a enfermedades para aumentar la protección de cultivos contra una amplia gama de patógenos.
Los mutantes mpk1 muestran una mayor expresión de RBOHD. Bioluminiscencia in vivo generada por plantas de Arabidopsis de 3 semanas de edad que expresan la proteína luciferasa (LUC) bajo el control del promotor del gen RBOHD (pD::LUC). Las imágenes fueron tomadas 24 horas después de la infección de las plantas con el hongo necrotrofo Plectosphaerella cucumerina (PcBMM) o el tratamiento con agua (Mock). La señal de bioluminiscencia se deriva de la actividad de la proteína LUC, que se expresa según la regulación transcripcional del promotor de RBOHD. La expresión de LUC y la bioluminiscencia se potencian en las plantas con la mutación mkp1 y se reducen en las plantas que sobreexpresan MKP1 (35S::MKP1).
Publicación Original:
Escudero, V., Torres, M.A., Delgado, M., Sopeña-Torres, S., Swami, S., Morales, J., Muñoz-Barrios, A., Mélida, H., Jones, A.M., Jordá, L., Molina, A., 2018. "Mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 (MKP1) negatively regulates the production of Reactive Oxygen Species during Arabidopsis immune responses". Molecular Plant-Microbe Interactions. DOI: 10.1094/MPMI-08-18-0217-FI.