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Avance local: descubren un engranaje vital de la fotosíntesis

Lograron explicar cómo la luz modifica la producción ?de proteínas en las hojas verdes; el trabajo se publica en Science

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LA NACION
Viernes 11 de abril de 2014
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La maravillosa "usina" microscópica que convierte sustancias inorgánicas en orgánicas en la intimidad de las células vegetales gracias a la fotosíntesis es la base de la cadena trófica (la transferencia de sustancias nutritivas entre especies) que hace posible la vida en la Tierra.

Basta con tener en cuenta los desafíos que planteará la producción de alimentos para una población creciente en las próximas décadas para comprender la importancia de identificar sus engranajes y entender cómo funcionan.

Ahora, un grupo de científicos argentinos del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (Ifibyne) de la UBA y el Conicet logró alumbrar senderos hasta ahora insospechados de este complejo proceso. La investigación se publica hoy nada menos que en Science, una de las revistas más prestigiosas del mundo de la ciencia.

"Las células vegetales tienen un núcleo, donde está el material genético, y unas organelas llamadas «cloroplastos» -explica el doctor Alberto Kornblihtt, jefe del equipo de investigación, cuyo primer autor es Ezequiel Petrillo, que en este momento está haciendo un posdoctorado en la Universidad de Viena-. Es en estos últimos donde ocurre la fotosíntesis, un proceso bioquímico muy complicado que involucra una serie de transferencias de electrones. Como consecuencia de este mecanismo que está gatillado por la luz, las plantas logran fabricar azúcares, que son sus alimentos, a partir de dióxido de carbono del aire y de agua que obtienen de las raíces. Y ese alimento de las plantas lo es también de los animales y está en la base de la subsistencia de todo el mundo vivo: sin fotosíntesis y sin plantas verdes no habría vida sobre la Tierra."

La fotosíntesis viene siendo estudiada en profundidad desde el siglo XIX. Trabajando con un modelo de Arabidopsis thaliana, una hierba de la familia de la mostaza, los científicos del Ifibyne descubrieron que la luz también regula cuántas proteínas pueden fabricar sus genes.

"Nuestro laboratorio se especializa en un mecanismo conocido como «splicing alternativo», que es el que permite que un gen produzca más de una proteína. Por ejemplo, nuestro genoma tiene aproximadamente 23.000 genes, pero puede producir 100.000 gracias a este mecanismo -explica Kornblihtt-. Siempre trabajamos en células animales hasta que hace seis años se incorporó a nuestro grupo Ezequiel y me propuso investigarlo en las plantas."

La Arabidopsis tiene 27.000 genes y hoy se sabe que alrededor de un 40% tienen splicing alternativo; es decir, pueden producir dos o más variantes de proteínas. Con aportes del grupo de Marcelo Yanovsky, del Instituto Leloir, y con John Brown y Craig Simpson, del Instituto James Hutton, de Dundee, en Escocia, Petrillo, Micaela Godoy Herz, segunda autora, y Kornblihtt encontraron que la proporción de las dos variantes de las proteínas de un gen están reguladas por la luz. "Si a las plantas se las exponía a la luz, daban más de una variante, y si se las dejaba en la oscuridad, daban más de la otra", explica Kornblihtt.

Petrillo avanzó un casillero más y comprobó que la señal para que se modificara el splicing alternativo que llegaba al núcleo de la célula vegetal (donde se alojan los genes, que dirigen la síntesis de proteínas) se originaba en el cloroplasto. E identificó cuál es la sustancia que envía la señal que llega al núcleo.

Se trata de una molécula llamada "plastoquinona". "Puede estar en dos formas: reducida u oxidada -detalla Kornblihtt-. Reducida es cuando tiene hidrógenos pegados y oxidada cuando carece de ellos. Cuando hay luz, se reduce, o sea que toma hidrógenos, y cuando no hay luz, los pierde. Ezequiel descubrió que cuando el cloroplasto está iluminado, manda una señal al núcleo que modifica el splicing alternativo del 40% de los genes de la planta." Si se interfiere este proceso, la planta es menos resistente a condiciones adversas.

"Vimos un efecto dosis-respuesta -aclara la jovencísima Godoy Herz-: a mayor intensidad de luz, hay una cierta proporción de splicing alternativo, y a medida que disminuye la luz, la proporción cambia gradualmente."

Para los científicos, el próximo paso será dilucidar cuál es esta señal que viaja del cloroplasto al núcleo y verificar si es la misma que viaja del tejido verde a otras partes de la planta. "Una de las cosas lindas de este trabajo es que deja muchas preguntas abiertas", concluye Godoy Herz.

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