El receptor EF-Tu , abreviado como EFR , es un receptor de reconocimiento de patrones (PRR) que se une a la proteína procariótica EF-Tu (factor de elongación termo inestable) en Arabidopsis thaliana (y otros miembros de Brassicaceae ). Este receptor es una parte importante del sistema inmunológico de las plantas, ya que permite que las células vegetales reconozcan y se unan a EF-Tu, evitando la transformación genética y la síntesis de proteínas en patógenos como Agrobacterium . [2]
La planta Arabidopsis thaliana tiene un genoma con sólo alrededor de 135 megapares de bases (Mbp), lo que la hace lo suficientemente pequeña como para sintetizarla por completo. También hace que sea relativamente fácil de estudiar, lo que lleva a su uso como organismo modelo común en el campo de la genética vegetal. [3] [4] Un uso importante de A. thaliana es el estudio de la inmunidad de las plantas. Los patógenos vegetales pueden viajar a través del sistema vascular de una planta, pero las plantas no tienen células inmunes específicas que puedan viajar de esta manera. Las plantas tampoco tienen un sistema inmunológico adaptativo, por lo que se requieren otras formas de inmunidad. Uno es el uso de receptores de reconocimiento de patrones (PRR) para unirse a patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), que son estructuras altamente conservadas en el exterior de muchos organismos invasores. Esta forma de inmunidad actúa sobre patógenos intercelulares, que se encuentran fuera de las células vegetales individuales. Las PRR son proteínas transmembrana , que tienen un ancla en el interior de la célula y porciones que se extienden más allá de la membrana. Son parte del sistema inmunológico innato y se unen y previenen la proliferación de patógenos con los PAMP a los que pueden unirse. [5]
EF-Tu, una proteína muy común y altamente conservada, es un ejemplo de PAMP que se puede encontrar en numerosos patógenos. [6] Su función como factor de elongación significa que ayuda a crear nuevas proteínas durante la traducción en el ribosoma. Cuando se forma una proteína, los aminoácidos se conectan en una secuencia larga, conocida como estructura primaria de una proteína. Los factores de elongación ayudan a coordinar el movimiento de los ARN de transferencia (ARNt) y los ARN mensajeros (ARNm) para que permanezcan alineados mientras el ribosoma se traslada a lo largo de la cadena de ARNm. [7] Debido a su importancia para garantizar la precisión de la traducción y prevenir mutaciones, EF-Tu es un buen objetivo tanto para los sistemas inmunológicos como para las terapias farmacológicas diseñadas para prevenir infecciones y enfermedades posteriores. [8]
EFR, al igual que otras proteínas, se traduce en los ribosomas de una célula. Una vez formada la estructura primaria de la proteína, debe plegarse en su estructura terciaria tridimensional para volverse funcional. Esto ocurre en el retículo endoplásmico (RE). Mientras está en el ER, esta cadena polipeptídica primaria se somete a un proceso regulatorio conocido como control de calidad del ER (ER-QC) para ayudar a garantizar que se pliegue en la estructura tridimensional correcta. El proceso ER-QC consta de una serie de proteínas chaperonas que ayudan a guiar el plegamiento de las cadenas polipeptídicas EFR, evitando la agregación de muchas cadenas polipeptídicas en un grupo grande. Las proteínas que no se han plegado se mantienen en la sala de emergencias hasta que se hayan plegado en su forma tridimensional correcta. Si no se produce el plegamiento, la proteína desplegada finalmente se destruye. [9] [10]
Uno de los mecanismos de control de EFR es la proteína factor 2 derivado del estroma de Arabidopsis (SDF2). Una variante genética de la planta A. thaliana que no tenía el gen para codificar esta proteína tenía una producción mucho menor de proteínas EFR funcionales. SDF2 tampoco puede sustituirse por otras enzimas en la producción de EFR. El análisis experimental indicó que el EFR se destruye en la célula cuando se produce sin SDF2, aunque se desconoce el mecanismo de esta acción. Otras proteínas necesarias para la síntesis adecuada de EFR incluyen Arabidopsis CRT3 y UGGT, que son miembros de EFR-QC y actúan como acompañantes para ayudar al plegamiento. [10]
Los receptores EFR tienen una alta afinidad por el EF-Tu PAMP. Esto se ha demostrado analíticamente mediante ensayos de unión competitivos y análisis SDS-PAGE . Cuando EFR se une a EF-Tu, se activa la resistencia basal. [2] Esta respuesta ocurre después de que ya se ha establecido una infección y es importante para el sistema inmunológico de la planta porque previene la propagación del patógeno por toda la planta. [11] Sólo las bacterias que tienen una gran cantidad de EF-Tu son inhibidas eficazmente por el EFR, como Agrobacterium tumefaciens . [2]
Al igual que EFR, FLS2 (detección de flagelina 2) es una quinasa similar a un receptor vegetal que actúa como PRR en el sistema inmunológico innato de la planta. [10] [12] En lugar de unirse a EF-Tu, se une a la flagelina , otra estructura altamente conservada presente en muchos patógenos. La flagelina, al igual que EF-Tu, es un buen objetivo para el sistema inmunológico de las plantas ya que está muy extendida. También desencadena una respuesta inmune en una mayor variedad de plantas que EF-Tu. [2] La respuesta inmune desencadenada por FLS2 es muy similar a la que desencadena EFR y las enzimas que se activan por ambos receptores probablemente provengan de un conjunto común que se encuentra en muchas células. Esto indica que las dos vías de los receptores convergen, lo que se ha demostrado que ocurre en los canales iónicos de la membrana plasmática. [10] [13] Al percibir múltiples PAMP, una planta puede responder a una infección patógena de manera más rápida y eficiente, así como responder a una gama más amplia de patógenos. [10]
EFR se encuentra únicamente en la familia de plantas Brassicaceae , lo que significa que tiene un efecto limitado en la naturaleza. [2] Los experimentos han demostrado la capacidad de transferir con éxito EFR a plantas de otras familias, como Nicotiana benthamiana , un pariente del tabaco, y Solanum lycopersicum , la planta de tomate. La capacidad de transferir PRR entre plantas y hacer que conserven su eficacia amplía las técnicas de ingeniería genética para promover la resistencia a enfermedades en los cultivos. También puede reducir los desechos químicos asociados con la agricultura masiva y permitir la transferencia de inmunidad rápidamente y sin cría tradicional. [14]