por Julius-Maximilians-Universität Würzburg
La Venus atrapamoscas digiere a su presa usando enzimas producidas por glándulas especiales. Por primera vez, un equipo de investigación ha medido y analizado meticulosamente la actividad de las glándulas.
Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula) es una planta carnívora., Atrapando a sus presas, principalmente insectos, con una estructura de atrapamiento formada por sus hojas, las glándulas de las plantas secretan una enzima para descomponer a la presa y absorber los nutrientes liberados.
aunque postulados desde los estudios pioneros de Darwin, estos eventos secretores no han sido medidos y analizados hasta ahora: un equipo internacional de investigadores encabezado por Rainer Hedrich, un biofísico de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Baviera, Alemania, presentan los resultados en la revista PNAS.,
Cuando una presa intenta escapar de la trampa cerrada, inevitablemente tocará los pelos sensoriales del interior. Cualquier contacto mecánico con los pelos desencadena una señal eléctrica que se extiende a través de la trampa en ondas. A partir de la tercera señal, la planta produce la hormona jasmonato; después de la quinta señal, las glándulas digestivas que recubren el interior de las trampas como césped se activan.
Las glándulas secretan vesículas ácidas para descomponer a las presas
¿Qué sucede a continuación en las células glandulares? Producen cada vez más burbujas membranosas llenas de líquido (vesículas secretoras) y emiten su contenido., Esto sucede después de la estimulación mecánica de los pelos sensoriales, pero también cuando las glándulas entran en contacto con la hormona jasmonato. Todo el proceso depende del calcio y está controlado por una serie de proteínas específicas.
además, los genes se activan en las glándulas: «Suponemos que proporcionan que las vesículas se carguen con protones y cloruro, es decir, ácido clorhídrico», explica Hedrich y agrega: «utilizamos electrodos sensibles a los iones para medir que el contacto repetido de los pelos sensoriales desencadena la afluencia de iones de calcio en la glándula., El aumento del nivel de calcio en el citoplasma hace que las vesículas se fusionen con la membrana plasmática, de manera similar a la secreción de neurotransmisores de las neuronas. El influjo de calcio es seguido por el flujo de protones y cloruro después de un retraso de tiempo.»
análisis concluyente con electrodos de fibra de carbono
¿Qué más contienen las vesículas de las glándulas? Esto se analizó utilizando electrodos de fibra de carbono en cooperación con Erwin Neher (Göttingen), ganador del Premio Nobel, que tiene mucha experiencia con esta técnica., Junto con Neher, el investigador de la JMU Sönke Scherzer ajustó el método de medición a las condiciones prevalecientes en el interior de la Venus atrapamoscas.
el equipo colocó un electrodo de fibra de carbono sobre la superficie de la glándula y esperó con emoción lo que sucedería. «Al principio, nos decepcionó porque no detectamos inmediatamente las señales conocidas de las células secretoras en humanos y animales», recuerda Scherzer.
las vesículas deben contener ácido clorhídrico en las primeras horas después de la captura de la presa, pero sin enzimas digestivas todavía?, ¿Y aún no hay moléculas que aseguren el funcionamiento de las enzimas en el ambiente ácido? ¿La planta tiene que producir todo esto primero?
así es exactamente como funciona: la bióloga Molecular Ines Fuchs descubrió que la planta solo comienza a producir las enzimas que descomponen a la presa después de varias horas. Las primeras señales características ocurrieron después de seis horas y el proceso estaba en pleno apogeo 24 horas después. Durante esta fase, la trampa es completamente ácida y rica en enzimas digestivas.,
El efecto estabilizador del glutatión mantiene las enzimas en forma
El profesor Heinz Rennenberg (Friburgo) también encontró glutatión (GSH) en la enzima secretada. Esta molécula mantiene las enzimas funcionales en el ambiente ácido de la Venus atrapamoscas.
los mismos procesos descritos anteriormente tienen lugar en el mismo orden cronológico tanto cuando se estimulan los pelos sensoriales como cuando se expone la trampa a la hormona jasmonato solamente., «Un toque activará muy rápidamente la vía de señalización de jasmonato, pero lleva tiempo hasta que las vesículas se producen y se cargan con la carga adecuada que facilita la hormona», explica Hedrich.
El calcio es un ingrediente obligatorio
la forma en que la Venus atrapamoscas inunda su «estómago verde» con la mezcla correcta y descompone a la presa en sus nutrientes se puede visualizar mediante imágenes de resonancia magnética. Eberhard Munz del centro MRT del Departamento de Física de la JMU fue responsable de esta tarea.,
sus experimentos también mostraron que cuando se bloquea la entrada de calcio en las glándulas, la trampa permanece seca. «Por lo tanto, la activación del calcio de las células glandulares es crucial», dice Hedrich. «Así que ahora vamos a echar un vistazo más de cerca a la biología de los canales de calcio de Venus atrapamoscas. También queremos investigar el mecanismo que cuenta las señales transmitidas por los pelos sensoriales en la glándula y lo traduce en Biología dependiente del jasmonato.»
Más información en: Sönke Scherzer et al., Insect haptoelectrical stimulation of Venus flytrap triggers exocytosis in gland cells, Proceedings of the National Academy of Sciences (2017). DOI: 10.1073 / pnas.1701860114
información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
proporcionado por Julius-Maximilians-Universität Würzburg