Rojo brillante, sabroso y saludable: así es como conocemos y amamos los pimientos. Por primera vez, el equipo dirigido por el profesor Sacha Baginsky, de la Cátedra de Bioquímica Vegetal de la Universidad del Ruhr (RUB), ha descifrado en detalle, a nivel proteico, qué los hace volverse rojos al madurar.
por la Universidad del Ruhr de Bochum
El proyecto se centra en los llamados plástidos, orgánulos celulares vegetales típicos donde se descompone la clorofila y se producen carotenoides a medida que el fruto madura. Visualmente, esta transformación es claramente visible en el cambio de color de verde a naranja o rojo. El equipo documentó el proceso en detalle y a nivel proteico a nivel global, y publicó los resultados en The Plant Journal el 30 de noviembre de 2020.
De la clorofila al carotenoide
Gracias a su sabor aromático y a su alta concentración de ingredientes beneficiosos para la salud, como la vitamina C y la provitamina A antioxidante (carotenoides), los pimientos morrones, conocidos científicamente como Capsicum annuum, se encuentran entre las hortalizas más populares. El proceso de maduración de los pimientos se produce desde frutos fotosintéticamente activos con alto contenido de clorofila y almidón hasta frutos no fotosintéticos ricos en carotenoides. Los pasos esenciales de esta transformación tienen lugar en los orgánulos celulares vegetales típicos, los llamados plástidos.
Los orgánulos progenitores, los llamados proplástidos, son el primer paso. Aún no están diferenciados y se transforman en diferentes plástidos según el tipo de tejido y las señales ambientales. En muchas variedades de frutas y verduras, los cromoplastos se desarrollan a partir de ellos. «Reciben su nombre por sus colores frecuentemente brillantes», explica Sacha Baginsky. En los pimientos, los proplástidos se transforman inicialmente en cloroplastos fotosintéticamente activos, a partir de los cuales se desarrollan los cromoplastos ricos en carotenoides mediante la descomposición de la clorofila y el mecanismo de la fotosíntesis a medida que el fruto madura.
La diferencia crucial con los tomates
Lo mismo ocurre con los tomates, aunque existe una diferencia crucial con los pimientos: los tomates pertenecen a los frutos climatéricos que continúan madurando después de la cosecha. Bioquímicamente, este proceso se caracteriza por un enorme aumento de la actividad respiratoria con un alto consumo de oxígeno, el llamado climaterio. Este no es el caso de los pimientos. «Los pimientos verdes que se encuentran frecuentemente en los supermercados no están maduros», afirma Sacha Baginsky. Aún conservan cloroplastos ricos en clorofila y, cuando el pimiento está fresco, también contienen una gran cantidad de almidón, una sustancia fotosintética de almacenamiento. «Nuestros datos muestran varias diferencias en la diferenciación de cromoplastos entre pimientos y tomates a nivel molecular , lo que proporciona información sobre el diferente metabolismo de los frutos climatéricos y no climatéricos», añade el biólogo.
Un ejemplo es el metabolismo energético: la proteína PTOX (acrónimo de plastid terminal oxidase), que genera agua transfiriendo electrones al oxígeno durante la producción de carotenoides, solo está presente en pequeñas cantidades en los pimientos. Esto podría resultar en un menor consumo de oxígeno y podría estar asociado con una mayor síntesis de ATP. Los cromoplastos utilizan módulos de transporte de electrones fotosintéticos para la síntesis de ATP, que en los pimientos se lleva a cabo, al menos parcialmente, a través del llamado complejo citocromo b6/f y la plastocianina, que en los pimientos está presente en grandes cantidades, a diferencia de los tomates. Pequeñas cantidades de PTOX en los pimientos podrían significar que se puede producir más ATP a medida que más electrones de la producción de carotenoides fluyen a través de esta vía hacia una oxidasa previamente desconocida.
Producción más efectiva y sostenible de carotenoides en plantas
«Este es solo un ejemplo de varias diferencias, a veces sutiles, en el metabolismo de los cromoplastos del tomate y el pimiento», explica Sacha Baginsky. «Nuestros datos proporcionan un nuevo enfoque para comprender la diferenciación de los cromoplastos, que ahora pretendemos explorar con mayor profundidad». Por ejemplo, el equipo de Bochum utilizará un sistema descrito por un grupo español en el que la diferenciación de los cromoplastos en las hojas se induce mediante la producción de una sola enzima. Esto podría indicar maneras de producir carotenoides de forma más eficaz y sostenible en las plantas. Los datos recopilados hasta la fecha están disponibles públicamente a través de la base de datos Pride.
Más información: Anja Rödiger et al., Diferenciación cromoplástica en frutos de pimiento morrón (Capsicum annuum), The Plant Journal (2020). DOI: 10.1111/tpj.15104
