Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Descubriendo cómo las plantas ven la luz azul

Descubriendo cómo las plantas ven la luz azul
El criptocromo-2 permite a las plantas detectar y reaccionar a la luz azul. Crédito: laboratorio de Shabek

Las plantas pueden percibir y reaccionar a la luz en un amplio espectro. Una nueva investigación del laboratorio del Prof. Nitzan Shabek en el Departamento de Biología Vegetal de la Facultad de Ciencias Biológicas muestra cómo las plantas pueden responder a la luz azul en particular.


por Andy Fell, UC Davis


«Las plantas pueden ver mucho mejor que nosotros», dijo Shabek.

Las plantas no tienen órganos dedicados a la detección de luz, como nuestros ojos. Tienen una variedad de receptores dedicados que pueden detectar casi todas las longitudes de onda. Uno de ellos son los fotorreceptores de luz azul llamados criptocromos. Cuando el criptocromo detecta un fotón entrante, reacciona de una manera que desencadena una respuesta fisiológica única.

Los criptocromos probablemente aparecieron hace miles de millones de años con las primeras bacterias vivas y son muy similares en bacterias, plantas y animales. Tenemos criptocromos en nuestros propios ojos, donde están involucrados en el mantenimiento de nuestro reloj circadiano. En las plantas, los criptocromos gobiernan una variedad de procesos críticos que incluyen la germinación de semillas, el tiempo de floración y el arrastre del reloj circadiano. Sin embargo, la fotoquímica, la regulación y los cambios estructurales inducidos por la luz siguen sin estar claros.

En un nuevo estudio, publicado el 4 de enero en Nature Communications Biology , el laboratorio de Shabek determinó la estructura cristalina de parte del receptor de luz azul, criptocromo-2, en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Descubrieron que la parte de la molécula que detecta la luz cambia su estructura cuando reacciona con partículas de luz, pasando de una sola unidad a una estructura formada por cuatro unidades unidas entre sí, o tetrámero.

El reordenamiento conduce a la activación genética

«Este proceso de reordenamiento, llamado oligomerización fotoinducida, también es muy intrigante porque ciertos elementos dentro de la proteína sufren cambios cuando se exponen a la luz azul. Nuestra estructura molecular sugiere que estos cambios inducidos por la luz liberan reguladores transcripcionales que controlan la expresión de genes específicos en plantas. «, Dijo Shabek.

Los investigadores pudieron determinar la estructura del criptocromo-2 con la ayuda de la instalación de rayos X de fuente de luz avanzada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

El laboratorio de Shabek estudia ampliamente cómo las plantas perciben su entorno desde el nivel molecular al orgánico.

«Este trabajo es parte de nuestros objetivos a largo plazo para comprender los mecanismos de detección en las plantas. Estamos interesados ​​en las percepciones de las hormonas, así como en las vías de señalización de la luz «, dijo Shabek.

El equipo resolvió por primera vez la estructura cristalina del receptor de luz azul hace dos años, utilizando cristalografía de rayos X y enfoques bioquímicos. Con los avances recientes en ciencias de las plantas y biología estructural, pudieron actualizar el modelo y revelar la pieza que faltaba del rompecabezas.


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