Las plantas, al igual que los humanos, están expuestas al ambiente y en contacto con microorganismos que pueden causarles enfermedades. Entre los múltiples mecanismos de defensa que han desarrollado las plantas se encuentra la producción de proteínas pequeñas conocidas como defensinas.

Químicamente, estas proteínas pequeñas o péptidos están constituidas por cadenas de entre 45 y 54 aminoácidos. A diferencia de otros péptidos, las defensinas de las plantas contienen varias cisteínas, este aminoácido, determina parte de su estructura tridimensional la cual les confiere estabilidad térmica además de que las hace resistentes a la degradación por proteasas (enzimas que rompen a las proteínas). Las defensinas son parte del sistema inmune innato de las plantas y son producidas en diferentes tejidos, ya sea al estar en contacto con microorganismos, o bien como respuesta a otros factores de estrés o asociado a las diferentes etapas de desarrollo.

La mayoría de las defensinas de las plantas presentan actividad antifúngica y se han propuesto como una alternativa para el desarrollo de nuevos antibióticos. La hipótesis más aceptada en cuanto al papel de las defensinas en la fisiología de las plantas consiste en una acción directa de la defensina sobre componentes lipídicos de las membranas o de la pared celular de los hongos patógenos, causando ya sea lisis celular o desencadenando procesos de apoptosis o muerte celular programada en los hongos a los que afecta.

En otros organismos, como insectos, hongos y hasta en los humanos también podemos encontrar defensinas o péptidos de defensa, cuyas funciones están relacionadas a la permeabilización de membranas y pueden funcionar como antibióticos; sin embargo, en muchos casos la acción de los péptidos de defensa es inespecífica, es decir; reconocen y actúan sobre cualquier tipo de membrana biológica y es por esto que pueden llegar a causar hemólisis (ruptura de eritrocitos) lo cuál limita sus aplicaciones en humanos y en animales.

Para su estudio, las defensinas se pueden obtener directamente de material vegetal o por métodos biotecnológicos en el laboratorio. La obtención de defensinas a partir de las plantas es un proceso complicado debido a que pueden encontrarse en muy pequeñas cantidades y además existen en “familias” con estructuras muy semejantes lo cual dificulta su purificación y, por lo tanto, su estudio. Los métodos biotecnológicos han dado mejores resultados para estudiar las funciones y potencial aplicación de las defensinas.

La importancia de estos péptidos de defensa como antifúngicos radica en que presentan selectividad contra patógenos de interés en medicina y en agroindustria.

Hasta ahora, los péptidos antimicrobianos candidatos para su aplicación en humanos son las defensinas de plantas por su bajo efecto hemolítico y la selectividad mostrada hacia algunas especies de hongos y levaduras.

Por otra parte, se ha visto que las defensinas de plantas pueden presentar actividad citotóxica contra ciertas líneas celulares tumorales. En este aspecto, hay pocos estudios realizados en cuanto a la selectividad y eficacia que pueden tener para el tratamiento de diferentes tipos de cáncer; por lo que hacen falta más estudios sobre la función y estructura de estas proteínas pequeñas y principalmente relacionados a los componentes celulares a los cuales reconocen, desencadenando  mecanismos de muerte celular.

El reto actual consiste en conocer sus mecanismos de acción para aprovechar los recursos que la naturaleza ha seleccionado durante la evolución, que como en el caso de las defensinas permiten a las plantas defenderse de un entorno del cual no pueden “salir corriendo”.

Figura A) La lisina 4 (K4) está involucrada en la coordinación de los grupos fosfato del anillo de inositol en PIP2. Fragmento de la estructura de NaD1-PIP2 (PDB:4CQK).
B) La defensina MtDEF4 no se une a PIP2 sino al ácido fosfatídico, a diferencia de NaD1 hay un glutamato en la posición 4 (E4). Otra diferencia se encuentra en la posición 42 que es Leu en NaD1 y Phe en MtDEF4, esta forma parte del sitio de reconocimiento.
Ambas defensinas NaD1 y MtDEF4 son antifúngicas con origen, selectividad y potencia distintos.