Aprovechar la señalización en los cloroplastos para fomentar el crecimiento de las plantas
Las plantas tienen la capacidad de producir la energía necesaria para su funcionamiento a través del proceso de la fotosíntesis, mediante el cual captan la luz procedente del sol gracias a unos orgánulos especializados llamados cloroplastos. La comprensión de las vías de señalización que regulan el metabolismo y el funcionamiento de los cloroplastos se podría aprovechar para mejorar el rendimiento y la resistencia al estrés de los cultivos. Trabajando tanto con algas como con plantas superiores, los socios del proyecto «Chloroplast signals» (COSI) se propusieron determinar estas vías de regulación y la forma en que se coordinan con la red metabólica general de la célula. Para ello, el consorcio ha estudiado a fondo diferentes aspectos de la fotosíntesis y de las vías de señalización que se activan en función del entorno. De este modo descubrieron que la enzima STN7 quinasa resulta esencial para lograr una fotosíntesis fluida pese a las fluctuaciones en la intensidad luminosa. Además, identificaron otras proteínas importantes para la comunicación del cloroplasto con el núcleo y para la expresión de los genes cloroplásticos. Los investigadores piensan que estas vías metabólicas podrían servir para manipular el proceso de la fotosíntesis y mejorar la aclimatación de las plantas a los cambios ambientales. En respuesta a los desencadenantes ambientales, las plantas activan determinadas vías de señalización dependientes de calcio cuyas dianas incluyen tanto componentes de la ruta fotosintética como transportadores de metabolitos en los cloroplastos. Los miembros del consorcio consiguieron demostrar que la señalización dependiente de calcio está implicada en la regulación del metabolismo del cloroplasto y en la coordinación entre éste y el metabolismo celular. En las algas unicelulares microscópicas marinas conocidas como diatomeas, los investigadores desentrañaron una interacción hasta ahora desconocida entre los cloroplastos y las mitocondrias. Este dato muestra que estas especies de algas, a diferencia de las plantas superiores, no se basan únicamente en la energía solar para sobrevivir. Por otra parte, los científicos estudiaron el resultado de la señalización del estrés metabólico en las plantas. De este modo descubrieron que, en condiciones de estrés, la acumulación de la enzima poli-ADP-ribosa polimerasa (PARP) y del pigmento antocianina se veía asociada con un aumento del crecimiento de las plantas. Además identificaron otros mecanismos que confieren fotoprotección o provocan estrés inducido por la luz en las plantas. En conjunto, los resultados del estudio COSI ofrecen una imagen significativa de los mecanismos que rigen el funcionamiento y el metabolismo de los cloroplastos. El aprovechamiento biotecnológico de las dianas metabólicas podría conducir al cultivo de especies capaces de adaptarse de manera más eficiente a un entorno en constante cambio.
