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Cómo las células vegetales neutralizan el potencial de autolesión


La fotosíntesis hace que nuestra atmósfera sea rica en oxígeno y constituye la base de nuestro suministro de alimentos. Pero bajo condiciones ambientales cambiantes o estresantes, el proceso fotosintético puede desequilibrarse, lo que resulta en un exceso de moléculas de oxígeno altamente reactivas que podrían causar daño celular si no se neutralizan.


por Carnegie Institution for Science


El nuevo trabajo en Actas de la Academia Nacional de Ciencias liderado por Carnegie’s Shai Saroussi y Arthur Grossman explora cómo las algas fotosintéticas Chlamydomonas se protegen de este peligro potencial. Comprender cómo las plantas minimizan el daño autoinfligido en este escenario podría ayudar a los científicos a diseñar cultivos con mejores rendimientos y combatir el hambre en un clima cambiante .

La fotosíntesis tiene lugar en etapas. En la primera, la luz se absorbe y se usa para producir moléculas de energía, que luego alimentan la segunda etapa de la fotosíntesis, en la que el dióxido de carbono del aire se fija en azúcares, como la glucosa y la sacarosa.

Un aspecto del trabajo demuestra que la síntesis de almidón es una vía metabólica importante que impulsa la fotosíntesis.

«Piense en el proceso de fabricación de azúcar y almidón como cargar la batería de una planta con la energía que puede usar más adelante», explicó Grossman.

Pero bajo condiciones estresantes, o en ausencia de luz, la segunda etapa de las operaciones se ralentiza o incluso se apaga por completo, lo que podría conducir a una acumulación de subproductos de oxígeno altamente reactivos cuando la luz regresa.

«Cuando la batería no se está cargando, las células necesitan desviar esta reactividad hacia otros procesos que minimizan la posibilidad de daño celular «, agregó Grossman.

El equipo de investigación, que también incluyó a Devin Karns, Dylan Thomas y Matthew Posewitz de la Escuela de Minas de Colorado, así como a Clayton Bloszies y Oliver Fiehn de la Universidad de California Davis, se centró en dilucidar las funciones de dos proteínas llamadas FLV y PTOX. que protegen las células de las plantas al facilitar la conversión de los productos de oxígeno reactivos en agua.

Lo primero que describen como un embrague que ayuda a la parte de fabricación de azúcar del aparato fotosintético a volver a acelerarse después de que las condiciones circundantes cambian de oscuridad a luz. Estos últimos se describen como una válvula de liberación en una olla a presión , desviando una acumulación peligrosa de subproductos reactivos después de una ralentización de la producción causada por el medio ambiente.

«Es sorprendente ver cómo las células organizan estas maquinarias para optimizar la fotosíntesis y minimizar el daño celular», concluyó Saroussi. «Nuestros hallazgos muestran una pieza del rompecabezas de cómo los organismos fotosintéticos han evolucionado para administrar sus presupuestos de energía en un entorno cambiante».


Más información: Shai Saroussi et al, Outlets alternativos para sostener el transporte de electrones fotosintéticos durante transiciones de oscuridad a luz, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1903185116Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias.Proporcionado por Carnegie Institution for Science


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