Descifrando las claves de la fotosíntesis II: ARNm, más que un código genético

Investigadores revelan un nuevo papel del ARN mensajero en la fotosíntesis donde el código genético sería el responsable de indicar el lugar donde esta debería producirse

Cultivo de algas in-vitro

Cultivo de algas in-vitro

Foto: iStock

Hace tan solo unas semanas un artículo publicado en la revista Science revelaba como las plantas seleccionaban la radiación recibida en base a su longitud de onda para así tratar de optimizar y aprovechar la mayor parte de la energía que llega a sus hojas. Los resultados de dicho estudio mostraban cómo las antenas de captación de luz de las plantas se pueden ajustar para obtener la máxima conversión de potencia, como estas pueden seleccionar que pigmentos activar en base al tipo de radiación recibida, o como las plantas serían capaces de responder ante cambios repentinos en el índice de radiación.

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Ahora no obstante, un equipo de científicos liderado por el profesor Conrad Mullineaux del Instituto de Biología y Química de la universidad Queen Mary de Londres ha ido un pequeño paso más allá, revelando una función hasta ahora desconocida del ARN mensajero en el proceso de la fotosintesis. Los resultados del estudio se recogen esta semana en la revista Nature Plants en un artículo titulado mRNA localization, reaction centre biogenesis and thylakoid membrane targeting in cyanobacteria.

En la fotosíntesis, la energía solar se convierte en la energía química que luego se utiliza para producir moléculas orgánicas a partir de dióxido de carbono. En plantas, algas y cianobacterias, las reacciones clave de la fotosíntesis tienen lugar en dos estructuras complejas conocidas como fotosistemas. Estos fotosistemas, dicho de un modo sencillo, son los complejos proteínas que en última instancia transforman la energía del Sol enenergía útil aprovechable para los organismos en forma de ATP. Estas proteínas se encuentran en un sistema de membranas especial: los llamados tilacoides que son albergados a su vez dentro de una estructuras mayores que reciben el nombre de cloroplastos.

La proteínas responsables de la fotosíntesis se producen in situ en la propia membrana gracias a la información del ARNm

Recapitulando, los cloroplastos son los orgánulos celulares de los organismos fotosintéticos dentro de los cuales se encuentran los tilacoides, que a su vez albergan los conjuntos de proteínas llamados fotosistemas que realizan la fotosíntesis. He mucho tiempo que el funcionamiento de los fotosistemas no es misterio para los científicos, sin embargo hasta hace relativamente muy poco no se habían explorado muchos de los detalles de la estructura molecular y la forma en que las proteínas se incorporan a las membranas. Ahora Mullineux, en colaboración con los profesores Annegret Wilde y Wolfgang Hess del instituto de biología de la universidad de Friburgo; y Satoru Watanabe, del Instituto de Biociencias de la Universidad Agrícola de Tokio, ha descubierto que las proteínas responsables en última instancia de la actividad fotosíntética se producen in situ en la propia membrana gracias a la información que llega a esta a través del ARN mensajero.

Autofluorescencia de los pigmentos de la membrana tilacoide -rojo-, las señales de los ARNm -verde- y solapamiento de ambas señales (amarillo) en 2 cepas de cianobacterias

Autofluorescencia de los pigmentos de la membrana tilacoide -rojo-, las señales de los ARNm -verde- y solapamiento de ambas señales (amarillo) en 2 cepas de cianobacterias

Foto: Conrad Mullineaux

Para llegar a sus conclusiones los investigadores se valieron de sus conocimientos en genética molecular, bioinformática y microscopía de alta resolución para investigar los mecanismos que se produjeron a nivel celular. Los resultados confirman que las moléculas de ARNm codifican mucho más que la secuencia de la proteína, enviando del mismo modo a las membranas las señales que parecen controlar la posición y coordinación de la estructura del fotosistema. De hecho, el equipo pudo identificar dos proteínas concretas que probablemente estén involucradas en este proceso al interactuar con el ARNm.

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Los investigadores explican que esto abre el camino a una comprensión detallada de los mecanismos moleculares involucrados en la fotosíntesis y proporciona nuevas herramientas para aplicar estos procesos al desarrollo de la fotobiotecnología, como por ejemplo, a estas plantas nanobiónicas que emiten luz durante la noche.

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