Una científica gallega diseña enzimas para proteger cultivos

La silenciosa batalla que las plantas libran cada día contra hongos, bacterias y otros patógenos podría estar a punto de dar un salto evolutivo gracias a la biología sintética. La investigadora Beatriz Orosa, del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares de la Universidad de Santiago de Compostela (CiQUS), acaba de poner en marcha el proyecto SynUbL, centrado en mejorar la respuesta inmune de los cultivos mediante herramientas moleculares de última generación.

El objetivo: diseñar cultivos más resistentes a enfermedades sin depender del uso intensivo de pesticidas, una necesidad urgente si se tiene en cuenta que las plagas y patógenos provocan hasta el40 % de las pérdidas agrícolas a nivel mundial cada año.

“Siempre me fascinó la capacidad de las plantas para percibir, anticipar y responder rápidamente a los cambios del entorno y a los ataques de patógenos”, explica Orosa, que desarrollará este proyecto durante los próximos cinco años gracias a una ayuda del Consejo Europeo de Investigación (ERC), con financiación adicional del programa Galicia FEDER 2021-2027.

La ubiquitina como brújula inmunitaria

Las plantas han desarrollado a lo largo de la evolución mecanismos de defensa cada vez más sofisticados. Uno de los más importantes es el sistema de ubiquitinación, un complejo proceso celular en el que una pequeña proteína llamada ubiquitina actúa como una etiqueta molecular: al unirse a otras proteínas, señala si deben ser degradadas, reubicadas o activadas para cumplir nuevas funciones. Esta señalización permite a las células vegetales modular con precisión su respuesta inmune frente a amenazas externas.

El proyecto SynUbL pone el foco en las enzimas ligasas E3, responsables de identificar con gran exactitud qué proteínas deben ser marcadas con ubiquitina. Estas enzimas actúan como guardianas moleculares que deciden qué elementos del sistema deben ser activados o eliminados para que la defensa de la planta funcione sin errores.

Un hongo como enemigo modelo

Para estudiar este sistema, el equipo utilizará como modelo la roya de la cebada, un hongo patógeno que forma pústulas rojizas en las hojas del cereal y puede causar importantes pérdidas de cosecha. Analizarán qué ligasas E3 se activan cuando la planta detecta la infección y cómo reacciona el patógeno para tratar de desactivar las defensas del vegetal.

Pero el proyecto va más allá del análisis: el equipo creará nuevas versiones sintéticas de estas ligasas E3, diseñadas para activar la inmunidad vegetal bajo demanda y neutralizar las proteínas del patógeno que bloquean esa defensa. La meta es construir herramientas moleculares capaces de reforzar la respuesta inmune de los cultivos de forma precisa, programable y sostenible, adaptándose a los desafíos que plantean los patógenos emergentes.

Una alternativa al modelo basado en pesticidas

Con un enfoque centrado en la innovación biotecnológica y la sostenibilidad, SynUbL se presenta como una alternativa prometedora al modelo agrícola actual basado en productos químicos. A través del conocimiento profundo de los mecanismos inmunológicos vegetales, el proyecto busca sentar las bases para una nueva generación de cultivos capaces de resistir enfermedades de forma natural y eficiente.

“Queremos entender cómo las plantas han ido perfeccionando su sistema inmune a lo largo de la evolución y aplicar ese conocimiento para proteger los cultivos frente a amenazas actuales”, señala Orosa.