Potencial diana molecular para reducir la patogenicidad del moho azul en manzana

Durante las primeras etapas de la invasión de patógenos, los tejidos de la fruta experimentan un rápido estallido oxidativo caracterizado por la acumulación localizada de especies reactivas de oxígeno, como O₂.- y H₂O₂, en los focos de infección. 

Además de dañar directamente a los patógenos, estas especies funcionan como moléculas de señalización que activan vías de defensa posteriores.

Por lo tanto, mantener niveles adecuados de especies reactivas de oxígeno es esencial para la resistencia a las enfermedades, pues una acumulación excesiva puede causar daño oxidativo a las células hospedadoras.

Los tejidos frutales dependen de una red redox coordinada, que incluye la producción de ROS mediada por la enzima NADPH oxidasa* y la superóxido dismutasa, el transporte de H₂O₂ mediado por acuaporinas y sistemas enzimáticos antioxidantes como la catalasa, la peroxidasa, la ascorbato peroxidasa, la glutatión reductasa y sistemas antioxidantes no enzimáticos como el ácido ascórbico, el glutatión y los polifenoles, para equilibrar la generación y eliminación de estas especies. Esta regulación dinámica desempeña un papel decisivo en el resultado de las interacciones huésped-patógeno.

La infección por P. expansum

Penicillium expansum es uno de los patógenos poscosecha más destructivos en las frutas de clima templado. Se propaga rápidamente durante el almacenamiento y la distribución, causando moho azul y graves pérdidas económicas. 

La infección está estrechamente asociada con alteraciones importantes en el metabolismo de ROS del huésped. Por ejemplo, la infección por P. expansum aumenta notablemente las actividades de las enzimas NADPH oxidasa y superóxido dismutasa en la manzana, a la vez que mejora el ciclo ascorbato-glutatión (ASA-GSH), lo que conduce a niveles elevados de O2•- y H₂O₂ y a una mayor permeabilidad de la membrana.

Las GTPasas pequeñas** son interruptores moleculares fundamentales en los hongos, que alternan entre estados unidos a GDP (guanosina difosfato) y GTP (guanosina trifosfato) para regular la polaridad celular y la transducción de señales.

Entre ellas, Cdc42, perteneciente a la subfamilia Rho, es un regulador muy importante de la remodelación del citoesqueleto, el tráfico de vesículas y la morfogénes.

Cdc, codificada por el gen CDC42  (Ciclo de División Celular 42) es una pequeña proteína GTPasa de la familia Rho, un interruptor molecular intracelular esencial para la polaridad celular, el crecimiento y la organización del citoesqueleto de actina en diversos organismos.

Regula funciones como la migración celular, la formación de filopodios***, la diferenciación y la división. Funciona como un interruptor de encendido/apagado, alternando entre estados activo (ligado a GTP) e inactivo (ligado a GDP).

Estudios funcionales han demostrado que Cdc42 es esencial para el crecimiento de hifas, la formación de esporas y la virulencia; su eliminación a menudo resulta en un desarrollo anormal del hongo y una menor infectividad.

En hongos fitopatógenos, Cdc42 no solo influye en la morfogénesis y la secreción enzimática extracelular, sino que también modula la producción de ROS y las interacciones patógeno-huésped a través de las vías de señalización MAPK**** y AMPc (Monofosfato de adenosina cíclico, un "segundo mensajero" fundamental en los procesos celulares como desarrollo y señalización).

Un estudio previo demostró que la eliminación de Cdc42 en P. expansum suprime la señalización de AMPc, lo que provoca torsión de hifas, contracción de esporas, retraso en la germinación, reducción de la expresión de enzimas extracelulares, menores niveles de ROS fúngicas y una virulencia notablemente reducida en manzanas y peras. 

PeCdc42 como una posible diana molecular

Una investigación reciente, utilizó la manzana como sistema modelo para evaluar los efectos del mutante de deleción de Cdc42 (ΔPeCdc42) y el mutante de complementación (ΔPeCdc42-C) en la dinámica de ROS del hospedador. 

Mediante la combinación de perfiles transcriptómicos, análisis antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, y mediciones del contenido de ROS, se exploró cómo PeCdc42 influye en la producción, eliminación y transporte de ROS en diferentes etapas de la infección. 

Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares que vinculan las vías de señalización de patógenos con la regulación oxidativa del hospedador.

Los hallazgos identifican a PeCdc42 como una posible diana molecular para controlar la descomposición poscosecha de la fruta, ofreciendo así una base teórica para el desarrollo de nuevas estrategias de manejo de enfermedades. La eliminación de PeCdc42 reduce la patogenicidad de P. expansum al reprogramar el metabolismo de las ROS del huésped, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos de producción y posibles dianas moleculares para el manejo de enfermedades poscosecha en la fruta.

*La NADPH oxidasa (NOX) es un complejo enzimático clave en la generación de Especies Reactivas de Oxígeno (ROS), esencial para la defensa inmune y para la señalización celular, utilizando NADPH como donador de electrones para reducir el oxígeno a superóxido, pero su sobreproducción provoca estrés oxidativo.

** Las GTPasas pequeñas (o GTPasas monoméricas) son proteínas reguladoras cruciales que funcionan como interruptores moleculares, controlando las vías de señalización celular alternando entre un estado activo (ligado a GTP) e inactivo (ligado a GDP). Se dividen en subfamilias como Ras, Rho, Rab, Arf y Ran, y regulan procesos como el crecimiento celular, el movimiento y el transporte de vesículas, siendo esenciales para la comunicación intracelular y formación del citoesqueleto.

*** Los filopodios son proyecciones citoplasmáticas delgadas y filiformes que se extienden desde la membrana celular, compuestas por haces paralelos de filamentos de actina, y funcionan como "sensores" y "brazos" para la migración celular, la detección del entorno, la formación de sinapsis y la comunicación intercelular.

**** MAPK (Proteína Quinasa Activada por Mitógeno) se refiere a una familia de enzimas quinasas (proteínas que añaden grupos fosfato) que forman cascadas de señalización cruciales dentro de las células, traduciendo señales externas (como hormonas o estrés) en respuestas internas, controlando procesos vitales como el crecimiento, la división, la diferenciación, la supervivencia y la muerte celular (apoptosis). La vía Ras/Raf/MEK/ERK es la más conocida, esencial para la proliferación celular.

Fuentes

Zhu, D.; Zhang, X.; Wang, X.; Li, X.; Prusky, D.; Bi, Y.; Zong, Y.  (2026).
Deletion of PeCdc42 reduces Penicillium expansum pathogenicity in apple fruit by modulating host reactive oxygen species metabolism
Postharvest Biology and Technology, 234: 114076.

Imagen
https://www.researchgate.net/figure/An-apple-contaminated-by-Penicillium-expansum_fig1_51785382  Acceso el 23/12/2025.