Celulosa: Es difícil de digerir, pero lleno de energía 20 -

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Max-Planck-Gesellschaft

Celulosa: Es difícil de digerir, pero lleno de energía

IMAGEN: Son imágenes de microscopio de electrones de polen de Arabidopsis.

A: típico grano de polen de una planta modelo Arabidopsis con la producción normal de la celulosa.

B: Deformed grano de polen de un mutante deficiente en celulosa, por ejemplo, carece de ...

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Los cereales, las verduras y las frutas son deliciosas y son importantes fuentes de energía. Sin embargo, los seres humanos no pueden digerir el principal componente de las plantas - la celulosa en la pared celular. Incluso en los rumiantes, los animales que puede metabolizar la celulosa, la digestibilidad de la pared celular desempeña un papel crucial en la utilización del alimento. Por lo tanto, los científicos están buscando formas de aumentar la digestibilidad de los alimentos para animales, y de la utilización de las paredes celulares de la planta para generar energía. Para ello primero tienen que entender cómo las células de plantas a desarrollar sus paredes celulares de celulosa e identificar los genes y proteínas implicados. Los científicos del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Potsdam, en colaboración con colegas de los EE.UU., han descubierto una proteína desconocida hasta ahora necesaria para la producción de celulosa. (PNAS, 1 de julio de 2010, publicada previamente en línea)

A diferencia de las células animales, células vegetales tienen una pared celular hecha de varios polímeros de azúcar, el componente principal de las cuales es la celulosa. Esto le da a la planta su estabilidad, lo protege contra los agentes patógenos y está implicada en la germinación de semillas y madurez de la fruta. Celulosa representa entre el 35% y 50% del peso seco de las plantas, lo que es el biopolímero más común en la tierra.

La celulosa se sintetiza directamente en la membrana plasmática por un complejo de proteínas. Hasta ahora, celulosa sintasa (CESA) fue el único componente conocido de este complejo. Esta enzima se presenta en células de plantas en diferentes formas que varían en estructura. Los estudios genéticos indican que tres de estas formas, CESA1, CESA3 y CESA6, son necesarios para la síntesis de la pared celular primaria, mientras CESA4, CESA7 y CESA8 son necesarios para la síntesis de la pared celular secundaria. Las formas primarias de la pared celular durante el crecimiento de las células y es especialmente flexible y dúctil. Por el contrario, las formas de la pared celular secundaria cuando la célula está completamente crecido y es más gruesa y más rígida que la pared celular primaria.

No se sabía previamente cuántas formas de CESA existe en el complejo de proteínas y si contiene otras proteínas. Los científicos que trabajan con Staffan Persson en el Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas y sus colegas en los EE.UU. han identificado la Proteína celulosa sintasa-interactivo - CSI1 - que está implicado en la síntesis de celulosa. CSI1 parece estar asociado con el complejo CESA ya que interactúa con las sintasas de celulosa de la pared celular primaria (CESA1, 3 y 6). Los investigadores tuvieron éxito en demostrar que la proteína desempeña un papel importante en la formación de la celulosa. "Las plantas que no pueden formar cualquier CSI1 debido a una mutación producen demostrablemente menos de celulosa. Tienen raíces cortas e hinchados, y su colapso granos de polen ", explica el Dr. Staffan Persson.

Los científicos aún tienen que descubrir el papel exacto desempeñado por CSI1 en la síntesis de celulosa. Se sospecha que la proteína influye en la velocidad de la producción de celulosa y la orientación espacial de las fibrillas de celulosa individuales. Los investigadores tendrían por lo tanto ahora me gustaría examinar el papel exacto de CSI1. Los conocimientos obtenidos de estos estudios más detallados contribuirán a una mejor comprensión de la biosíntesis de la pared celular. Este conocimiento podría aumentar las posibilidades de lograr una mejor digestibilidad de la pared celular en la alimentación animal, y permitir la utilización de las paredes de las células para generar energía.

Trabajo original:

Ying Gu, Nick Kaplinsky, Martin Bringmann, Alex Cobb, Andrew Carroll, Arun Sampathkumar, Tobias I. Baskin, Staffan Persson und Chris R. Somerville

Identificación de una proteína sintasa asociada celulosa requerido para la biosíntesis de celulosa

PNAS, 1 de julio de 2010, publicada previamente en línea (doi: 10.1073/pnas.1007092107)