Hispanopedia WikiLos osmoprotectores o solutos compatibles son pequeñas moléculas orgánicas con carga neutra y baja toxicidad en altas concentraciones que actúan como osmolitos y ayudan a los organismos a sobrevivir en condiciones de estrés osmótico extremo . [ 1 ] Los osmoprotectores se pueden clasificar en tres clases químicas: betaínas y moléculas asociadas, azúcares y polioles , y aminoácidos. Estas moléculas se acumulan en las células y equilibran la diferencia osmótica entre el entorno celular y el citosol . [ 2 ] En las plantas, su acumulación puede aumentar la supervivencia durante situaciones de estrés como la sequía. En casos extremos, como en rotíferos bdelloideos , tardígrados , artemias y nematodos , estas moléculas pueden permitir que las células sobrevivan a la desecación total y les permiten entrar en un estado de animación suspendida llamado criptobiosis . [ 3 ]
Las concentraciones intracelulares de osmoprotectores se regulan en respuesta a condiciones ambientales como la osmolaridad y la temperatura mediante la regulación de factores de transcripción y transportadores específicos . Se ha demostrado que desempeñan un papel protector al mantener la actividad enzimática durante los ciclos de congelación-descongelación y a temperaturas elevadas. Actualmente se cree que funcionan estabilizando las estructuras proteicas al promover la exclusión preferencial de las capas de agua en la superficie de las proteínas hidratadas. Esto favorece la conformación nativa y desplaza las sales inorgánicas que, de otro modo, causarían un plegamiento incorrecto. [ 4 ]
Role
Plantas
Los solutos compatibles desempeñan un papel funcional en la agricultura. En condiciones de estrés elevado, como la sequía o la alta salinidad, las plantas que producen o absorben osmoprotectores de forma natural muestran mayores tasas de supervivencia. Al inducir la expresión o la absorción de estas moléculas en cultivos donde no están presentes de forma natural, se incrementa la superficie cultivada. Una razón documentada para este aumento del crecimiento es la regulación de las especies reactivas de oxígeno (ROS) tóxicas. En condiciones de alta salinidad, la producción de ROS es estimulada por los fotosistemas de la planta. Los osmoprotectores pueden prevenir las interacciones entre el fotosistema y la sal, reduciendo así la producción de ROS. Por estas razones, la introducción de rutas biosintéticas que dan lugar a la creación de osmoprotectores en los cultivos es un área de investigación actual, pero inducir su expresión en cantidades significativas representa actualmente una barrera en este campo. [ 5 ]
bacterias
Los osmoprotectores también son importantes para el mantenimiento de las poblaciones bacterianas de la capa superficial del suelo. La desecación de esta capa produce un aumento de la salinidad. En estas situaciones, los microbios del suelo incrementan la concentración de estas moléculas en su citoplasma hasta alcanzar el rango molar, lo que les permite persistir hasta que las condiciones sean favorables. [ 2 ] En casos extremos, los osmoprotectores permiten que las células entren en criptobiosis. En este estado, el citosol y los osmoprotectores se convierten en un sólido vítreo que ayuda a estabilizar las proteínas y las membranas celulares frente a los efectos dañinos de la desecación. [ 6 ]
Los osmoprotectores regulan la expresión génica en respuesta a la osmolaridad ambiental, ya que los solutos compatibles, incluso en bajas concentraciones, afectan la expresión génica, desde inducir la producción de solutos más compatibles hasta regular componentes involucrados en la infección, como la fosfolipasa C en Pseudomonas aeruginosa . [ 7 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Lang F (octubre de 2007). "Mecanismos y significado de la regulación del volumen celular" . Journal of the American College of Nutrition . 26 (5 Suppl): 613S– 623S. doi : 10.1080/07315724.2007.10719667 . PMID 17921474. S2CID 1798009 .
- 1 2 Kempf, Bettina; Bremer, Erhard (octubre de 1998). "Respuestas al estrés de Bacillus subtilis en ambientes de alta osmolaridad: captación y síntesis de osmoprotectores". Journal of Biosciences . 23 (4): 447– 455. doi : 10.1007/BF02936138 . S2CID 24591953 .
- ↑ Sussich F, Skopec C, Brady J, Cesàro A (agosto de 2001). "Deshidratación reversible de trehalosa y anhidrobiosis: ¿del estado de solución a un cristal exótico?". Carbohydrate Research . 334 (3): 165– 76. doi : 10.1016/S0008-6215(01)00189-6 . PMID 11513823 .
- ↑ Burg, Maurice B.; Ferraris, Joan D. (21 de marzo de 2008). " Osmolitos orgánicos intracelulares: función y regulación" . Journal of Biological Chemistry . 283 (12): 7309– 7313. doi : 10.1074/jbc.R700042200 . PMC 2276334. PMID 18256030 .
- ↑ Singh, Madhulika; Kumar, Jitendra; Singh, Samiksha; Singh, Vijay Pratap; Prasad, Sheo Mohan (25 de julio de 2015). "Funciones de los osmoprotectores para mejorar la tolerancia a la salinidad y la sequía en las plantas: una revisión". Reviews in Environmental Science and Bio/Technology . 14 (3): 407– 426. doi : 10.1007/s11157-015-9372-8 . S2CID 82611168 .
- ↑ Crowe JH, Carpenter JF, Crowe LM (1998). "El papel de la vitrificación en la anhidrobiosis". Annual Review of Physiology . 60 : 73–103 . doi : 10.1146/annurev.physiol.60.1.73 . PMID 9558455 .
- ↑ Shoriridge, Virginia D.; Lazdunski, Andrée; Vasil, Michael L. (abril de 1992). "Los osmoprotectores y el fosfato regulan la expresión de la fosfolipasa C en Pseudomonas aeruginosa". Molecular Microbiology . 6 (7): 863– 871. doi : 10.1111 / j.1365-2958.1992.tb01537.x . PMID 1602966. S2CID 24853602 .
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