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Un modelo por el que las plantas adaptan su metabolismo fotosintético a la intensidad lumínica

University of Seville

Investigadores del cicCartuja, centro mixto de la Universidad de Sevilla y el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) proponen un modelo que explica el mecanismo molecular por el que las plantas adaptan su metabolismo fotosintético a la intensidad lumínica.

La fotosíntesis es el proceso de producción primaria de materia orgánica y oxígeno en la Tierra. Durante el día, la fijación de CO2 y el metabolismo fotosintético se mantienen activos en cloroplastos de plantas mediante un mecanismo regulatorio en el que sistemas redox como las tiorredoxinas (TRXs) desempeñan un papel central. Las TRXs cloroplastídicas utilizan ferredoxina (Fd) reducida por el flujo fotosintético de electrones, conectando así la regulación del metabolismo con la luz. Asimismo el cloroplasto dispone de NTRC, un sistema redox adicional exclusivo de organismos fotosintéticos que, como ocurre en organismos heterótrofos, utiliza NADPH como fuente de poder reductor.

La fotosíntesis genera inevitablemente especies oxidantes, como el peróxido de hidrógeno, que pueden ser nocivas. Por este motivo los cloroplastos disponen de sistemas protectores como las 2-Cys peroxirredoxinas (2CP), cuya actividad depende de NTRC por lo que se ha propuesto una función antioxidante para esta enzima. No obstante estudios posteriores han mostrado la participación de NTRC en procesos metabólicos regulados por TRXs, como lo son la síntesis de almidón o de clorofilas. Estos resultados sugieren una profunda interrelación entre los sistemas redox basados en Fd (TRXs) y NADPH (NTRC) y antioxidantes mediante un mecanismo cuya base molecular era desconocida.

Los autores de este estudio -todos investigadores del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (IBVF), centro mixto Universidad de Sevilla-CSIC, adscrito al Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja (cicCartuja)- demuestran que el funcionamiento del metabolismo fotosintético y su adaptación a cambios impredecibles de intensidad lumínica dependen del balance redox de las peroxirredoxinas (2CP), que actúan así integrando los complejos sistemas de regulación redox del cloroplasto.

Estos resultados -obtenidos en la especie modelo Arabidopsis thaliana- suponen un importante avance en el conocimiento de la fotosíntesis, y sugieren nuevas aproximaciones biotecnológicas destinadas a incrementar tanto la tasa fotosintética de fijación de CO2 como la consiguiente producción de materia orgánica.

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