Identifican al itaconato como regulador del crecimiento del maíz

Los científicos han descubierto que el itaconato también actúa en las plantas. Este compuesto, derivado del ciclo de Krebs, actúa como regulador de la expresión génica y las modificaciones proteicas en especies vegetales. Su presencia endógena se ha confirmado en maíz. El descubrimiento amplía los horizontes sobre el metabolismo de las plantas.

La aplicación externa de itaconato produjo efectos divergentes. En el maíz, estimuló el crecimiento de la parte aérea. En Arabidopsis, inhibió la formación y división celular en las raíces. Las respuestas fueron dependientes de la dosis. Las concentraciones altas suprimieron la división celular y la elongación radicular. Al utilizar una línea marcadora del ciclo celular, se observó una disminución en el número de células en división activa tras el tratamiento con el compuesto.

El itaconato también alteró los niveles de ATP, la clorofila y la respuesta al estrés abiótico. En ArabidopsisRedujo los niveles de clorofila y peróxido de hidrógeno. El compuesto inhibió las vías hormonales de las citoquininas y alteró la señalización del ácido abscísico. En interacción con el estrés por sal y manitol, no se observó ningún efecto adicional, lo que indica mecanismos superpuestos.

El estudio realizado por investigadores de University of California San Diego; Stanford University; Carnegie Institute of Science (EE.UU.); Peking University (China); y de la Universidad Nacional Autónoma de México empleó diversas técnicas moleculares. Los análisis transcriptómicos revelaron cientos de genes alterados. Las vías de fotosíntesis y respuesta oxidativa se vieron afectadas. Proteínas cruciales como SDH1-1 y ABA1 mostraron afinidad por el itaconato.

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_{^{El itaconato afecta el crecimiento de Arabidopsis y maíz.}}
_{^{( A ) La vía de síntesis de itaconato en células no vegetales. Los genes de mamíferos se muestran en naranja y los genes de hongos en rojo. ( B ) La distribución de itaconato [razón masa/carga ( m/z ) 129,0194] en la punta de la raíz del maíz fue revelada por DESI-MSI [normalizada a la corriente iónica total (TIC)]. Las imágenes de DESI-MSI y el espectro MS/MS asociado se produjeron utilizando datos publicados en nuestro artículo anterior ( 4 ). Barra de escala, 1 mm. ( C y D ) El fenotipo del maíz bajo 5 días de tratamiento con 1 mM de itaconato. ( E y F ) El fenotipo de plántulas de Arabidopsis de 7 días bajo tratamiento con 1 mM de itaconato. Barra de escala, 1 cm. ( G y H ) El número de células meristemáticas bajo tratamiento con 1 mM de itaconato. Los triángulos blancos indican la zona de transición entre el meristemo y la zona de elongación. Barra de escala, 100 μm. ( I y J ) Longitud de células maduras bajo tratamiento con itaconato 2 mM. Barra de escala, 100 μm. ( K y L ) Señal fluorescente de pCYCB1;1-CYCB1;1-GFP bajo tratamiento con itaconato 2 mM y 4-OI 50 μM, respectivamente. Barra de escala, 100 μm. Para los diagramas de caja, cada punto representa el punto de datos de una réplica biológica; la línea central indica la mediana; los límites de la caja muestran los percentiles 25 y 75; y los bigotes indican valores máximos y mínimos. Los asteriscos indican significación estadística mediante pruebas t de Student no pareadas de dos colas en (D), (F), (H) y (J). Se realizó un análisis de varianza unidireccional (ANOVA) para los análisis estadísticos en (L). ** P < 0,01; **** P < 0,0001. Cont, control.}}

El enfoque quimioproteómico detectó modificaciones en las cisteínas del ciclo del carbono y en las enzimas de la glucólisis. Algunas de estas proteínas también sufren modificaciones en macrófagos humanos.

XAL2, un factor de transcripción clave para el desarrollo radicular, se vio disminuido. Las mutaciones de este gen mostraron resistencia al itaconato. Las líneas con sobreexpresión mostraron la respuesta opuesta: el crecimiento radicular aumentó con itaconato.

Para probar su producción endógena, los científicos introdujeron el gen IRG1 en ArabidopsisLas plantas resultantes presentaron tallos más altos y mayores concentraciones de itaconato. Curiosamente, estas líneas mostraron un crecimiento favorecido, no suprimido, lo que sugiere que el origen y el contexto de producción influyen en los efectos del compuesto.

Los autores concluyen que "nuestros hallazgos sugieren que el itaconato puede desempeñar un papel en las respuestas inmunes de las plantas, lo cual es particularmente interesante en función de las funciones bien caracterizadas del itaconato en el sistema inmune de los mamíferos". El estudio señala al itaconato como un vínculo entre el metabolismo, el estrés y la regulación hormonal. Su acción sobre las vías centrales podría allanar el camino para aplicaciones agrícolas. Sin embargo, aún se desconocen las claves del gen que lo sintetiza en las plantas.

^{Más información en Tao Zhang et al. , The metabolite itaconate is a transcriptional and posttranslational modulator of plant metabolism, development, and stress response. Sci. Adv.11,eadt7463(2025).DOI:10.1126/sciadv.adt7463}