Nueva investigación de la Universidad de Oxford, publicado recientemente en la revista eLife , arroja luz fresca sobre los cloroplastos vegetales, y las proteínas que contienen. La regulación de las proteínas del cloroplasto es importante para el desarrollo de las plantas y la aclimatación al estrés y es cada vez más importante a medida que las plantas, incluidos nuestros cultivos básicos, trigo, arroz, cebada:tenemos que responder a nuestros entornos cambiantes.

"A medida que el planeta se calienta, Será cada vez más urgente comprender la base molecular de la tolerancia al estrés de las plantas. Este estudio ha descubierto otra capa de complejidad dentro de los sistemas que utilizan las plantas para controlar sus cloroplastos ". Profesor Paul Jarvis

Se ha estimado que los cultivos 'estresados', debido a los patrones climáticos cambiantes, sequía, inundaciones y temperaturas extremas:pueden reducir la producción hasta en un 70%, lo que tendrá un impacto devastador en nuestra capacidad para alimentar al mundo.

Se ha vuelto cada vez más urgente que desarrollemos variedades mejoradas de cultivos (plantas con mayor valor nutricional o resiliencia a ambientes adversos) y la clave para este desarrollo será nuestra comprensión de la base molecular de la tolerancia al estrés de las plantas.

Todas las plantas verdes crecen convirtiendo la energía luminosa en energía química mediante un proceso conocido como fotosíntesis. La fotosíntesis ocurre dentro de compartimentos especializados de células vegetales conocidos como cloroplastos. Los cloroplastos requieren miles de proteínas diferentes para funcionar, y estos se importan al cloroplasto a través de una maquinaria especializada conocida como complejo TOC. El complejo TOC es, sí mismo, hecho de proteínas.

Estudios recientes revelaron que el complejo TOC se destruye rápidamente cuando las plantas enfrentan estrés ambiental; esto protege a las células vegetales del daño al limitar la fotosíntesis. que pueden generar subproductos tóxicos en condiciones adversas. Este proceso se ha denominado CHLORAD, para "degradación de proteínas asociada a cloroplasto".

En CHLORAD, el complejo TOC se marca primero con una pequeña proteína llamada ubiquitina. Esta 'ubiquitinación' promueve la destrucción del complejo, y así suprime la importación de proteínas de cloroplasto, fotosíntesis, y la producción de subproductos tóxicos.

En este estudio, Los investigadores preguntaron si el complejo TOC también está SUMOilado (SUMO es otra pequeña etiqueta que es similar a la ubiquitina) y, si es así, cuál es la función de tal SUMOilación de TOC. Los investigadores encontraron que el complejo TOC está realmente SUMOilado, y que la SUMOilación de TOC también desencadena la destrucción del complejo TOC y es importante para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Estos resultados son intrigantes, ya que indican que la acción de SUMO es muy similar a la de CHLORAD, en este contexto.

De hecho, la similitud observada con CHLORAD implica que la SUMOilación regula la actividad de la vía de CHLORAD. Esto es particularmente interesante, ya que se sabe que la SUMOilación es inducida por diversas formas de estrés ambiental y es un factor clave de la aclimatación al estrés de las plantas.

"Fue notable cuando el papel de la ubiquitinación, y CHLORAD, fue descubierto hace unos años, y este nuevo rol para SUMO se suma a la intriga ". El profesor Paul Jarvis

Sobre la base de estos descubrimientos, los investigadores están explorando actualmente cómo se puede manipular la vía CHLORAD para mejorar el rendimiento de los cultivos. Mejor comprensión de la regulación de la importación de proteínas de cloroplasto y / o la vía CHLORAD, entregado como resultado de los nuevos hallazgos informados aquí, ayudará a orientar estos esfuerzos.