Los científicos han revelado intrincados cambios estructurales en las plantas, hongos y bacterias en respuesta a la luz, según un nuevo estudio publicado hoy en la revista de acceso abierto eLife .

Los hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre la función de las moléculas de proteínas llamadas fitocromos que están presentes en estos tres tipos de organismos. Los resultados podrían conducir a herramientas que controlen la función de los fitocromos para lograr patrones de crecimiento más eficientes en plantas y cultivos.

Las plantas se adaptan constantemente a los cambios de luz y controlan sus patrones de crecimiento según la disponibilidad de luz. Lo logran a través de fitocromos, el origen de la detección de luz en toda la vegetación de la Tierra. Los fitocromos pueden adoptar dos formas diferentes según la luz disponible. Para lograr este cambio de forma, Se produce una cascada de señales a partir del cromóforo, el punto dentro del fitocromo donde se absorbe la luz.

"El fitocromo permite a los organismos distinguir entre dos colores de luz, dando plantas, hongos y bacterias primitiva visión de dos colores, "explica la autora principal Elin Claesson, estudiante de doctorado en la Universidad de Gotemburgo, Suecia. "La clave de su función es la respuesta inicial a la luz, donde la señal de luz se traduce en cambios estructurales en una fracción de segundo. Los mecanismos que permiten esta traducción son poco conocidos, porque la tecnología para estudiar los fitocromos inmediatamente después de que la luz los alcanza no estaba disponible anteriormente ".

Para abordar esta brecha, el equipo dirigido por Sebastian Westenhoff, Profesor del Departamento de Química y Biología Molecular, Universidad de Gotemburgo, y Marius Schmidt, Profesor del Departamento de Física, Universidad de Wisconsin-Milwaukee, NOSOTROS, utilizó un novedoso láser de rayos X que puede capturar imágenes de proteínas a nivel atómico cada 10 femtosegundos (una cuadrillonésima de segundo). Esto les permitió revelar el movimiento de cada componente atómico de la proteína del fitocromo y reconstruir la cascada de eventos que desencadena el crecimiento en respuesta a la luz.

El equipo encontró reordenamientos sorprendentemente grandes del cromóforo y sus estructuras proteicas circundantes inmediatamente después de la absorción de luz. Observaron la torsión de parte del cromóforo llamado anillo D, lo que a su vez provoca el desplazamiento de los anillos vecinos, así como cambios de átomos alrededor del cromóforo. Asombrosamente, también descubrieron la liberación de una molécula de agua, llamado agua pirrol, que se encuentra en el mismo lugar en los fitocromos de todos los organismos.

"Estos hallazgos demuestran que la respuesta inicial a la luz es altamente colectiva y que muchas partes del cromóforo y la proteína del fitocromo juegan un papel importante," ", concluye el autor principal Sebastian Westenhoff." Nuestro estudio confirma un modelo de trabajo previo del movimiento de torsión del anillo D y sugiere que la molécula de agua de pirrol también es importante en este proceso. Proponemos que ambos eventos químicos trabajen juntos permitiendo que las proteínas del fitocromo traduzcan la luz en señales estructurales, guiar el crecimiento y desarrollo de las plantas, hongos y bacterias en la Tierra ".