Los científicos han revelado cambios estructurales intrincados en plantas, hongos y bacterias en respuesta a la luz, según un nuevo estudio publicado hoy en la revista de acceso abierto eLife .
Los resultados proporcionan nuevas ideas sobre la función de las moléculas de proteína llamadas fitocromos que están presentes en estos tres tipos de organismos. Los resultados podrían conducir a herramientas que controlan 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 los fitocromos, el origen de la detección de luz en toda la vegetación de la Tierra. Los fitocromos pueden adoptar dos formas diferentes dependiendo de la luz disponible.Con 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 a las plantas, hongos y bacterias una visión primitiva de dos colores", explica la autora principal Elin Claesson, estudiante de doctorado en la Universidad de Gotemburgo, Suecia. "Clave para su funciónes la respuesta inicial a la luz, donde la señal de la luz se traduce en cambios estructurales durante 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 ha estado disponible previamente."
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, EE. UU., Utilizaron una novela Xde rayos láser que puede capturar imágenes de proteínas a nivel atómico cada 10 femtosegundos una cuadrillonésima parte de un segundo. Esto les permitió revelar el movimiento de cada componente atómico de la proteína fitocromo y reconstruir la cascada de eventos que desencadena el crecimiento enrespuesta a la luz.
El equipo encontró reordenamientos sorprendentemente grandes del cromóforo y sus estructuras proteicas circundantes inmediatamente después de la absorción de la luz. Observaron la torsión de parte del cromóforo llamado anillo D, que a su vez provoca el desplazamiento de los anillos vecinos, así como cambios deátomos alrededor del cromóforo. Sorprendentemente, también descubrieron la liberación de una molécula de agua, llamada agua de pirrol, que se encuentra en el mismo lugar en los fitocromos en 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 fitocromo juegan un papel importante", concluye el autor principal Sebastian Westenhoff. "Nuestro estudio confirma un modelo de trabajo anterior del movimiento de torsión de la luz".el anillo D sugiere que la molécula de agua pirrol también es importante en este proceso. Proponemos que ambos eventos químicos trabajen juntos permitiendo que las proteínas fitocromo traduzcan la luz en señales estructurales, guiando el crecimiento y desarrollo de plantas, hongos y bacterias en la Tierra."
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Materiales proporcionado por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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