Los científicos revelan cómo las plantas atrapamoscas de Venus se cierran de golpe

Los científicos de Scripps Research han revelado la estructura tridimensional de Flycatcher1, un canal de proteína acertadamente llamado que puede permitir que las plantas atrapamoscas de Venus se cierren en respuesta a la presa. La estructura de Flycatcher1, publicada el 14 de febrero en Nature Communications, ayuda a arrojar luz sobre preguntas de larga data sobre la respuesta táctil notablemente sensible de las trampas para moscas de Venus. La estructura también brinda a los investigadores una mejor comprensión de cómo podrían operar proteínas similares en organismos que incluyen plantas y bacterias, así como proteínas en el cuerpo humano con funciones similares (llamados canales iónicos mecanosensibles). “A pesar de lo diferentes que son las trampas para moscas de Venus de los humanos, estudiar la estructura y la función de estos canales mecanosensibles nos brinda un marco más amplio para comprender las formas en que las células y los organismos responden al tacto y la presión”, dice Andrew, coautor principal y profesor de Scripps Research. Ward, PhD. “Cada nuevo canal mecanosensible que estudiamos nos ayuda a progresar en la comprensión de cómo estas proteínas pueden sentir la fuerza y ​​traducirla en acción y, en última instancia, revelar más sobre la biología y la salud humanas”, agrega el coautor principal Ardem Patapoutian, PhD, profesor de Scripps Research. quien ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su investigación sobre los canales mecanosensibles que permiten al cuerpo sentir el tacto y la temperatura. Los canales iónicos mecanosensibles son como túneles que atraviesan las membranas de las células. Cuando son empujados por el movimiento, los canales se abren, permitiendo que las moléculas cargadas se apresuren. En respuesta, las células alteran su comportamiento; por ejemplo, una neurona podría señalar a su vecina. La capacidad de las células para sentir la presión y el movimiento es importante para los sentidos del tacto y el oído de las personas, pero también para muchos procesos internos del cuerpo, desde la capacidad de la vejiga para sentir que está llena hasta la capacidad de los pulmones para sentir cuánto aire hay. siendo respirado. Anteriormente, los científicos se habían centrado en tres canales iónicos en las trampas para moscas de Venus que se creía que estaban relacionados con la capacidad de la planta carnívora para cerrar sus hojas cuando se tocan sus sensibles vellos. Uno, Flycatcher1, llamó la atención de los investigadores porque su secuencia genética se parecía a una familia de canales mecanosensibles, MscS, que se encuentra en las bacterias. “El hecho de que se encuentren variantes de este canal a lo largo de la evolución nos dice que debe tener algunas funciones fundamentales e importantes que se han mantenido en diferentes tipos de organismos”, dice el coautor Sebastian Jojoa-Cruz, estudiante de posgrado en Scripps Research. . En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron microscopía crioelectrónica, una técnica de vanguardia que revela las ubicaciones de los átomos dentro de una muestra de proteína congelada, para analizar la disposición precisa de las moléculas que forman el canal de proteína Flycatcher1 en las plantas atrapamoscas de Venus. . Descubrieron que Flycatcher1 es, en muchos aspectos, similar a las proteínas bacterianas MscS: siete grupos de hélices idénticas que rodean un canal central. Pero, a diferencia de otros canales MscS, Flycatcher1 tiene una región enlazadora inusual que se extiende hacia afuera desde cada grupo de hélices. Como un interruptor, cada enlazador se puede voltear hacia arriba o hacia abajo. Cuando el equipo determinó la estructura de Flycatcher1, encontraron seis enlazadores en la posición hacia abajo y solo uno volteó hacia arriba. “La arquitectura del núcleo del canal de Flycatcher1 era similar a la de otros canales que se han estudiado durante años, pero estas regiones de enlace fueron sorprendentes”, dice Kei Saotome, PhD, ex investigador asociado postdoctoral en Scripps Research y coautor principal del nuevo artículo. . Para ayudar a dilucidar la función de estos interruptores, los investigadores alteraron el enlazador para interrumpir la posición hacia arriba. Descubrieron que Flycatcher1 ya no funcionaba como de costumbre en respuesta a la presión; el canal permaneció abierto durante más tiempo cuando normalmente se cerraría al eliminar la presión. “El efecto profundo de esta mutación nos dice que las conformaciones de estos siete enlazadores probablemente sean relevantes para el funcionamiento del canal”, dice la coautora principal Swetha Murthy, PhD, del Instituto Vollum de la Universidad de Ciencias y Salud de Oregón, exinvestigadora postdoctoral. asociado en Scripps Research. Ahora que resolvieron la estructura molecular, el equipo de investigación planea futuros estudios sobre la función de Flycatcher1 para comprender cómo las diferentes conformaciones afectan su función. También se necesita más trabajo para determinar si Flycatcher1 es el único responsable del cierre brusco de las hojas de la trampa para moscas de Venus, o si otros canales sospechosos juegan papeles complementarios. Además de Jojoa-Cruz, Saotome, Murthy, Patapoutian y Ward, los autores del estudio, “Información estructural sobre el canal iónico mecanosensible Flycatcher1 del atrapamoscas de Venus”, son Che Chun Alex Tsui y Wen-Hsin Lee de Scripps Research, y Mark Sansom. de la Universidad de Oxford. Este trabajo y los investigadores involucrados recibieron el apoyo financiero de los Institutos Nacionales de Salud (R01 HL143297, R01 HL143297), una subvención de la Fundación Ray Thomas Edwards, Wellcome Trust (subvención 208361/Z/17/Z), la Biotecnología y Ciencias Biológicas Research Council (becas BB/N000145/1 y BB/R00126X/1), Engineering and Physical Sciences Research Council (beca EP/R004722/1), una beca postdoctoral del Jane Coffin Childs Memorial Fund for Medical Research, Skaggs- Beca Oxford, la Fundación Croucher y el Instituto Médico Howard Hughes.