Una investigación, liderada por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y en la que colabora la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), muestra la primera vía metabólica que produce óxido nítrico (NO) en plantas a partir de aminoácidos y la importancia de las oximas, un tipo de compuestos químicos, como productoras de dicha molécula. Este hallazgo, anhelado durante más de veinte años en el ámbito de la biología vegetal, tiene potenciales aplicaciones en la agricultura y la medicina.

El trabajo, recién publicado en la revista científica “Molecular Plant”, es obra de investigadores del Instituto IMAB (Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada)[1] de la UPNA, entre los que figuran Pedro López Gómez, Javier Buezo Bravo, Marina Urra Rodríguez, Jorge Fernández de los Reyes, Estibaliz Urarte Rodríguez, Estefanía Rodríguez Dobreva, Alejandro Eguaras Moriones y José F. Morán Juez. A ellos se suman otros dos científicos de la UPNA, en concreto, del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2): Alfonso Cornejo Ibergallartu y Víctor Martínez Merino. En el trabajo colaboran, por parte de la UPV/EHU, Raquel Esteban Terradillos y Daniel Marino Bilbao, además de Sebastian Wolf, de la Universidad de Tubinga (Alemania).

Salud cardiovascular y rendimiento deportivo

El óxido nítrico, una molécula pequeña, gaseosa e incolora, juega un rol clave como señalizador en muchas funciones vitales de organismos vivos. En humanos, regula aspectos cruciales como la salud cardiovascular e influye en el rendimiento deportivo. Además, está involucrado en la síntesis de antioxidantes y en procesos inflamatorios. Su importancia fue reconocida con el Premio Nobel de Medicina de 1998.

A diferencia de los animales, que producen óxido nítrico a través de una enzima (denominada NO sintasa), las plantas han utilizado predominantemente para su síntesis un proceso reductivo: toman nitrato y, a través de procesos enzimáticos mediados por la nitrato reductasa, es convertido en óxido nítrico. Hasta este trabajo, no se habían identificado, ya sea en experimentos de laboratorio o en condiciones naturales dentro de las plantas, métodos específicos (vías metabólicas) que pudieran producir óxido nítrico a partir de dos fuentes: el amonio libre (un tipo de compuesto de nitrógeno), usado como fertilizante, y los aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas que también contienen nitrógeno).

“Aunque puede parecer que el asunto es trivial, desde hace muchos años se consideraba una cuestión no resuelta en biología vegetal y se sospechaba que su descubrimiento permitiría entender otros procesos esenciales en las plantas, como así está siendo —explica el catedrático José F. Morán—. De hecho, a principios de siglo, importantes publicaciones científicas dieron a conocer varios trabajos en este ámbito, luego retractados por no ser correctos. En 2004, la revista ‘Science’ se hizo eco de estos reveses y reconoció la importancia de encontrar esta vía metabólica. Aunque en los años posteriores se han publicado innumerables trabajos sobre esta cuestión, ninguno había llegado a mostrar una vía bioquímica que condujese a la producción de óxido nítrico a partir de nitrógeno reducido, como el del amonio, o los aminoácidos”.

Resistencia de las plantas ante el estrés

La investigación liderada por la UPNA ha revelado una vía alternativa: la producción de óxido nítrico utilizando enzimas, llamadas peroxidasas, que actúan sobre un tipo de compuestos químicos, las oximas (como la indolacetaldoxima). Esta investigación promete mejorar la tolerancia de las plantas a condiciones de estrés, como la sequía, y podría influir en la nutrición vegetal, particularmente, en contextos de uso sostenible de fertilizantes.

Las aldoximas estudiadas han mostrado formar óxido nítrico en pequeñas cantidades ‘in vitro’ —en tubos de ensayo— e ‘in vivo’ —dentro de las células vivas de la planta—, y todas muestran un efecto inductor en el crecimiento de raíces laterales “lo que podrá ayudar a mejorar la tolerancia de las plantas en procesos de estrés como la sequía. Pero como tienen un efecto hormonal, representarán una herramienta útil con la que simular etapas del desarrollo vegetal, especialmente, en otras condiciones de estrés como la deficiencia de nutrientes, las altas temperaturas o la tolerancia a la nutrición con amonio como única fuente de nitrógeno. Este tipo de nutrición es importante, por ejemplo, cuando se quieren utilizar los purines de ganadería en vez de emplear fertilizantes nitrogenados fabricados con gran consumo de combustibles fósiles”, indica el equipo investigador.

Referencia bibliográfica

López-Gómez P., Buezo J., Urra M., Cornejo A., Esteban R., Fernández de los Reyes J., Urarte E., Rodríguez-Dobreva E., Chamizo-Ampudia A., Eguaras A., Wolf S., Marino D., Martínez-Merino V., and Moran J.F. (2024). “A new oxidative pathway of nitric oxide production from oximes in plants”. Mol. Plant. 17, 178–198.