Cuando la separación crea conexión: ¿Cómo permanecen conectadas las células vegetales mientras se dividen?

Las plantas, al igual que los animales, son organismos multicelulares compuestos por millones de células organizadas en tejidos y órganos especializados. Estas células se forman mediante la división celular, un proceso que produce dos células hijas con genomas idénticos a partir de una célula madre. Posteriormente, estas células hijas se diferencian en tipos celulares específicos y deben comunicarse para coordinar el desarrollo y mantener las funciones del organismo. La comunicación intercelular permite que las células intercambien información y señales moleculares a lo largo de su vida.

En las plantas, esta comunicación es posible gracias a puentes intercelulares nanoscópicos llamados plasmodesmos. Estas estructuras conectan las células y facilitan el intercambio de moléculas como proteínas, iones, hormonas y nutrientes.

Sin embargo, surge una paradoja: ¿cómo pueden coordinarse las células hijas entre sí mientras se vuelven autónomas individualmente? Dado que los plasmodesmos se forman durante la división celular, ¿cómo se coordinan la división y la conexión?

Las células vegetales evitan la etapa final de la división celular para permanecer conectadas

En las plantas, a diferencia de las células animales, la división celular no conlleva una separación física clara o “abscisión” entre las células hijas. Durante la citocinesis, la etapa final de la división celular, se forma una placa celular para separar las células hijas. Sin embargo, a medida que esta placa se desarrolla, aparecen miles de aberturas nanoscópicas, o "fenestraciones", en su interior. Algunas de estas fenestraciones se estabilizan en plasmodesmos, lo que permite una conexión citosólica directa entre las células. En este estudio, los científicos investigaron los mecanismos moleculares que permiten a las células vegetales evitar la abscisión para formar plasmodesmos.

El retículo endoplásmico tiene un papel esencial en la formación de puentes intercelulares

Ahora, el CNRS y otros colaboradores han publicado un studio en Science sobre la conexión y división de las células vegetales. Mediante la combinación de enfoques de biología celular, imágenes de fluorescencia en células vivas, microscopía electrónica en colaboración con el France-Bioimaging Bordeaux Imaging Center y modelos biofísicos desarrollados por el investigador Dr. Félix Campelo del ICFO, los científicos destacaron el papel central del retículo endoplásmico (RE) en la formación de plasmodesmos. Descubrieron que, en la planta modelo Arabidopsis thaliana, la formación de plasmodesmos requiere la presencia del RE en las fenestraciones mientras la placa celular se expande. El RE ayuda a estabilizar las fenestraciones, que luego se convierten en plasmodesmos; su ausencia conduce a su completa fusión y desaparición.

No obstante, el RE es un orgánulo altamente dinámico y necesita estabilización. El estudio identificó que tres miembros de la familia de proteínas con dominios múltiples C2 y transmembrana (MCTP), MCTP3, 4 y 6, permiten la unión y constricción del RE dentro de los plasmodesmos en formación, estabilizándolos. Sin MCTP3, 4 y 6, la formación de plasmodesmos y la comunicación intercelular se ven significativamente afectadas.

Este estudio representa dos avances principales: aborda la cuestión fundamental de cómo las células vegetales “fallan” en la citocinesis para mejorar la comunicación y revela un papel central e inesperado del retículo endoplásmico (RE) en la continuidad intercelular.

Referencia:

Plant plasmodesmata bridges form through ER-dependent incomplete cytokinesis.
Z.P. Li, H. Moreau, J.D. Petit, T. Souza-Moraes, M. Smokvarska, J. Perez-Sancho, M. Petrel, F. Decoeur, L. Brocard, C. Chambaud, M. Grison, A. Paterlini, M. Glavier, L. Hoornaert, A.S. Joshi, E. Gontier, W.A. Prinz, Y. Jaillais, A. Taly, F. Campelo, M.-C. Caillaud, E. M. Bayer
Science, October 31, 2024, DOI: https://doi.org/10.1126/science.adn4630