Ciudad Universitaria. CDMX.-  El investigador holandés Renier van der Hoorn, del Departamento de Biología de la Universidad de Oxford, uno de los mayores expertos en proteínas de patógenos, visitó la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en donde impartió la conferencia magistral Antagonismos moleculares en la interfaz planta-patógeno, como parte del Ciclo Un diálogo con científicos.

Ante estudiantes e investigadores del área de Biología explicó que los patógenos son bastante comunes y pueden causar enormes daños a la agricultura y hoy en día se controlan en su mayor parte con agroquímicos (pesticidas) pero, en el caso de no usar agroquímicos, estos patógenos pueden causar que se pierdan muchas cosechas provocando que sólo se puedan utilizar 40 a 50% de lo que se sembró. 

“Entonces tenemos que saber el por qué o el cómo los patógenos manipulan a las plantas para que así podamos descubrir mecanismos o métodos de los cuales podamos tomar ventaja para básicamente ser más inteligentes en la cuestión de lidiar con estos patógenos que no sea la forma actual de solamente usar agroquímicos”. 

Van der Hoorn es un biólogo vegetal interesado en comprender la manipulación de las plantas por patógenos microbianos. Sus actividades de investigación también apuntan a mejorar la producción de glicoproteínas recombinantes en plantas y a ser pionero en la proteómica (rama de la biología que estudia las proteínas que son sintetizadas por un organismo bajo ciertas condiciones), y también en la identificación de sus proteínas de interés, basándose en su actividad particular.

La comunidad científica básicamente trabaja en entender cómo es que los patógenos causan enfermedades y de esta forma poder evitarlo de una manera más sustentable sin agroquímicos. 

En su grupo de trabajo en Oxford, investigan los mecanismos moleculares que sustentan la manipulación del hospedero (en este caso, una planta) por parte de los fitopatógenos, con especial atención a la manipulación del apoplasto, que corresponde al compartimento fuera de las células y que incluye a la pared celular, enfocándose en las plantas solanáceas (como el tomate). 

“Tenemos un equipo de investigación de entre 10 y 15 personas y la mayoría están educadas en biología molecular y están familiarizadas o incluso han trabajado con la interacción entre plantas y patógenos, así que están especializadas en cómo realizar experimentos relacionados a las enfermedades”.

Después de muchos años de trabajo, en sus últimos resultados descubrieron una vía por la cual unas bacterias patógenas del género Pseudomonas, buscan escapar del sistema inmune de las plantas. Descubrieron cómo la bacteria sintetiza un inhibidor de proteínas que rompen el flagelo de la bacteria, y al romperse liberan un antígeno que la planta identifica y es cuando activa el sistema inmune. 

Lo que las Pseudomonas hacen es inhibir estas enzimas que degradan el flagelo, entonces no activan el sistema inmune y son mejores infectando. 

Se trató de un trabajo de muchos años y diversos tipos de análisis que hicieron de mutantes de las plantas y mutantes de las bacterias, y de la química del compuesto, que corresponde a un azúcar del tipo iminoazúcar. 

Van der Hoorn nació en Leiden, Países Bajos. Estudió química en la Universidad de Leiden y pronto se centró en la biología molecular y la bioquímica vegetal. Tras su graduación en 1996, comenzó su doctorado en Fitopatología Molecular (Universidad de Wageningen, bajo la asesoría del Prof.  Pierre de Wit), donde trabajó en las proteínas Cf del tomate que le dan resistencia a patógenos.

Según su perfil, continuó trabajando en proteínas Cf en Wageningen como investigador postdoctoral y comenzó su propio programa de investigación introduciendo y aplicando el perfilado de proteínas basado en la actividad en plantas. Para seguir desarrollando la tecnología, se unió al grupo de fosfoproteómica del doctor Scott Peck durante un año (en el Laboratorio Sainsbury y el John Innes Centre, Norwich, Reino Unido).

En octubre de 2005, fundó el laboratorio de química vegetal en los Institutos Max Planck de Colonia y Dortmund, como parte del Centro de Genómica Química de la Sociedad Max Planck. Su grupo de investigación operaba independientemente de los departamentos de los Institutos Max Planck y, al mismo tiempo, formaba a doce estudiantes de maestría, nueve estudiantes de doctorado, once posdoctorados y más de 30 científicos visitantes.

En octubre de 2013, fue nombrado profesor asociado del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Oxford y elegido como tutor de Ciencias Vegetales en el Somerville College. Su investigación se centra en el uso de la proteómica química para descubrir nuevos mecanismos de manipulación del huésped empleados por los microbios al colonizar el apoplasto.

A nombre de la Facultad de Ciencias, el Doctor Adolfo Andrade Cetto, Jefe de la División Académica de Investigación y Posgrado agradeció al investigador de la Universidad de Oxford su presencia e interés por intercambiar con los jóvenes mexicanos.

La doctora Claudia Martínez Anaya, investigadora titular del Instituto de Biotecnología de la UNAM, quien facilitó la visita del investigador Renier van der Hoorn a la Facultad de Ciencias, explicó el particular interés del científico por presentar los más recientes avances en estos estudios publicados prestigiosas revistas científicas a los alumnos de licenciatura e investigadores de la UNAM.

Martínez Anaya expresó que actualmente existe una colaboración con el doctor Renier y el laboratorio que dirige, pues sometieron en conjunto una convocatoria a la Royal Society para realizar intercambio académico. 

La científica trabaja desde hace años con plantas y su interacción con los microorganismos. Y explica que las plantas no son organismos aislados, sino que conviven con muchos organismos, sobre todo en la rizosfera, que es la zona del suelo circundante y más cercano a las raíces de las plantas. 

“Estudiamos un tipo de bacterias y otros microorganismos que producen unas proteínas que actúan en el apoplasto. El profesor Renier es experto en proteínas de patógenos que tienen como blanco algún componente del apoplasto. Por eso nos contactamos con él. El año pasado participamos en la convocatoria para concursar por un apoyo de la Royal Society que, entre muchas otras cosas, brinda apoyo financiero, en específico participamos en la convocatoria de intercambio académico”. 

Ambos sometieron el proyecto que fue aprobado a finales del año pasado e inició en febrero. Por esta razón, al ser un apoyo de intercambio, una de las actividades era que el Dr. Van der Hoorn viniera a México y presentara sobre su trabajo. 

“Una estudiante mía de doctorado se va tres meses de intercambio al laboratorio del profesor, y ahí vamos a estudiar las proteínas de una bacteria que provoca que la planta responda activando su sistema inmune. Lo que queremos es buscar mutantes de plantas que ya no respondan, porque eso implica que los genes responsables son necesarios para la respuesta. Y eso nos puede dar idea de la vía que  activa esa respuesta inmune de la planta”. 

Explicó que estos estudios tienen una aplicación muy grande porque lo que se quiere tener es cultivos sanos. El que, si un productor tiene un cultivo, que ese cultivo sea lo más productivo posible, que pueda recuperar lo que invirtió. 

Otros estudios en el mundo lo que buscan es generar cultivos resistentes, a través de conocer cómo es la interacción entre la planta y el organismo que lo está infectando. 

Actualmente, además trabajan en aislar organismos que son mutualistas, es decir, que ayudan a la planta, como por ejemplo a reducir la necesidad de fertilizantes o plaguicidas químicos, porque ahora se sabe que la rizosfera tiene un componente muy importante de microorganismos que la habitan y si esa población se ve afectada, la planta no crece bien o es susceptible a enfermedades. 

Por lo que es importante mantener a los microorganismos que son benéficos para tener plantas mejores y protegidas. La doctora estudia con su equipo dos tipos de mutualistas con el objetivo de llevar sus experimentos al campo y analizar si tienen el mismo efecto positivo que observan a nivel de experimentos en el laboratorio. 

Para el doctor Renier van der Hoorn, los principales desafíos en esta área son, en algunos casos, el que las interacciones son minúsculas y los eventos cruciales ocurren en las etapas iniciales de la infección, pero es muy difícil poder hacer zoom en ese momento pues la planta suele ser muy grande y es mucha área para hacer este acercamiento en un área tan pequeña, ese es un desafío.  

“Tenemos menos este problema cuando trabajamos con patógenos bacterianos, porque básicamente inundamos la planta con estos patógenos, pero si hacemos experimentos por ejemplo con hongos, los eventos siguen ocurriendo en un nivel tan pequeño que el problema persiste. Los desafíos van en ese sentido”.