Para comenzar la fotosíntesis, las plantas se envían señales anterógradas a sí mismas. La señal activa la ARN polimerasa de tipo bacteriano (PEP) codificada por plastidios para transcribir genes de fotosíntesis de plastidios. Sin embargo, aún es necesario comprender la identidad de la señal anterógrada. El principal desafío ha sido distinguir los reguladores de la gran cantidad de componentes necesarios para la transcripción de los plástidos y otras funciones esenciales de los cloroplastos, como la fotosíntesis.
Los científicos de UC Riverside ahora han decodificado esas señales antes opacas.
El núcleo codifica cientos de proteínas que contienen componentes básicos para los orgánulos más pequeños. El principal desafío fue determinar cuáles son la señal para activar fotosíntesis.
Anteriormente, los científicos identificaron proteínas específicas en los núcleos de las plantas que se activan con la luz y desencadenan la fotosíntesis. En este estudio, los científicos identificaron cuatro proteínas que forman parte de esa reacción. Estas proteínas envían una señal que transforma los órganos pequeños en cloroplastos, que generan azúcares que impulsan el crecimiento.
El profesor de botánica de la UCR, Meng Chen, dijo: “Los conductores de la sinfonía son proteínas en el núcleo llamadas fotorreceptores que responden a la luz. Mostramos en este artículo que los fotorreceptores sensibles a la luz roja y azul inician la sinfonía. Activan genes que codifican los componentes básicos de la fotosíntesis”.
La circunstancia particular, en este caso, es que tanto los músicos locales (el núcleo) como los remotos dirigen la sinfonía en dos “habitaciones” separadas dentro de la célula. Por ello, los conductores (fotorreceptores), que sólo están presentes en el núcleo, deben transmitir algunos mensajes a los músicos que se encuentran lejos. Las cuatro proteínas recientemente identificadas desde el núcleo hasta los cloroplastos regulan esta etapa final.
Chen dijo, “Actualmente, muchas investigaciones describen la comunicación desde los orgánulos hasta el núcleo. Si algo anda mal con los orgánulos, enviarán señales al "cuartel general" del núcleo. Se sabe mucho menos sobre las señales que regulan la actividad enviadas desde el núcleo al orgánulos."
“El núcleo puede controlar de manera similar la expresión de genes mitocondriales y de cloroplastos. Por tanto, los principios que aprendemos de la vía de comunicación entre el núcleo y el cloroplasto podrían ampliar nuestra comprensión de cómo el núcleo regula los genes mitocondriales y su disfunción en el cáncer”.
“La importancia de comprender cómo se controla la fotosíntesis tiene aplicaciones más allá de la investigación de enfermedades. Los asentamientos humanos en otro planeta probablemente requerirían agricultura en interiores y la creación de un sistema de iluminación para aumentar los rendimientos en ese entorno. Aún más inmediatamente, cambio climático está planteando desafíos para los productores de cultivos en este planeta”.
Referencia de la revista:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY et al. La señalización anterógrada controla la transcripción de los plástidos a través de factores sigma por separado de los genes de la fotosíntesis nuclear. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
