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Una infección fúngica que podría ayudar a entender algunas alergias

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid desvelan cómo el moho de la humedad causante de la podredumbre de nuestras frutas y verduras despliega una estrategia sorprendente para infectar a las plantas.

 

En un artículo publicado en Scientific Reports, del grupo Nature, un equipo de investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP, UPM-INIA), muestra los resultados de un estudio que ha llevado a cabo sobre “Alt a 1”, una proteína fuertemente alergénica encontrada en ciertas especies de hongos endófitos que causa el asma grave. El trabajo realizado permite no sólo comprender mejor el papel desempeñado por esta proteína en la patogenicidad del hongo sino que, además, el mecanismo identificado en plantas puede aportar información de interés clínico sobre afecciones respiratorias y alergias provocadas por esos hongos.

Manzana y tomate a los 5 días de infección con Alternaria alternata.  Fotografía de María Garrido Arandia, CBGP, UPM, Laboratorio 151.

Las esporas de ciertos hongos del género Alternaria que aparecen como moho en plantas de la mayoría de nuestros cultivos agrícolas están presentes en nuestro entorno todo el año. "Alt a 1" es una proteína fuertemente alergénica que se encuentra en las esporas sin germinar de uno de los hongos más extendidos del género: Alternaria alternata. “Alt a 1” no sólo es responsable de infecciones y trastornos respiratorios comunes sino que se considera alérgeno principal asociado con asma crónica. La acción patógena de esta proteína se vincula con la producción de ciertos compuestos tóxicos y el aumento en la producción de especies oxigenadas reactivas por parte de las plantas, agentes tóxicos que provocan la muerte celular. “Alt a 1” interacciona con proteínas de defensa que las plantas expresan al ser atacadas inhibiendo su actividad. Las esporas de Alternaria permanecen en la superficie de la planta sin inducir síntomas a la espera del momento idóneo para germinar. Cuando lo hacen, provocan una cascada de procesos que hasta ahora habían permanecido en gran medida inexplorados.


 
Estructura molecular de la mitad del agregado de la proteína Alt a 1 (amarillo y azul claro) en unión con su ligando (compuesto del centro en azul oscuro y rojo). Modelo estructural e imagen elaborados por Luis Fernández Pacios, CBGP y ETSI Montes, UPM.

 

 

 

Para comprender mejor estos procesos, investigadores del grupo de Biotecnología Vegetal del CBGP (UPM-INIA) se propusieron investigarlos a escala molecular. Además de desvelar detalles de la infección en plantas, las respuestas moleculares a la presencia de “Alt a 1” podrían dar pistas sobre las respuestas que se asocian al desarrollo de alergias y otros trastornos en humanos.

Los resultados obtenidos revelan que “Alt a 1” no actúa sola sino que se vale de un compuesto que lleva unido (un ligando) que resulta ser un actor principal en la infección. Tras acumularse en las esporas, la proteína se libera en presencia de humedad. Pero lo hace junto con su ligando: un derivado de la quercetina y miembro de una familia de compuestos secundarios muy extendidos en plantas, los flavonoides, presentes también en frutas y verduras. Las conocidas propiedades antioxidantes, antifúngicas y antibacterianas de los flavonoides les han ganado una bien merecida fama.

El escenario en el que “Alt a 1” actúa en la infección podría ser el siguiente. Cuando las esporas de Alternaria germinan, la planta infectada se defiende liberando ciertas proteínas asociadas con patogénesis y produciendo radicales libres como acción defensiva. Las esporas liberan la proteína “Alt a 1” en forma de agregados que transportan el ligando. Pero al pasar a otros compartimentos de la planta, el pH cambia, los agregados se rompen y el ligando se libera. Entonces, la acción combinada de “Alt a 1” -bloqueando ciertas proteínas de defensa- y del ligando -eliminando los radicales libres- desarma las respuestas defensivas de la planta y facilita la infección. De la misma forma, si las esporas de Alternaria alternata están en el aire, una persona puede inhalarlas alcanzando el epitelio bronquial. En su senda hacia las eventuales respuestas del sistema inmunológico, “Alt a 1” debe pasar por regiones de acidez cambiante con lo que la rotura de sus agregados y liberación del ligando provocarían respuestas moleculares análogas a las encontradas en plantas.

Este mecanismo que ha sido identificado en plantas puede aportar información de gran interés clínico sobre trastornos respiratorios comunes (como sinusitis alérgica, rinitis, neumonitis y asma bronquial) y otro tipo de alergias provocadas por esos hongos.

 

 

M. Garrido-Arandia, J. Silva-Navas, C. Ramírez-Castillejo, N. Cubells-Baeza, C. Gómez-Casado, D. Barber, J. C. del Pozo, P. González-Melendi, L. F. Pacios,  A. Díaz-Perales. Characterisation of a flavonoid ligand of the fungal protein Alt a 1. Scientific Reports, 6, Article number 33468 (2016). DOI: 10.1038/srep33468.

 
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