¿Cómo funciona el interruptor de respuesta de las plantas a la luz?

MADRID 1 Jun. (EUROPA PRESS) -

Científicos del departamento de Energía del Laboratorio Nacional Brookhaven de EEUU, en colaboración con la Universidad de Wisconsin, han descifrado la estructura de un "interruptor" molecular como el que las plantas usan para detectar la luz, que podría usarse en el diseño de nuevos métodos para modificar el crecimiento de las plantas.

Estudios anteriores aseguraban que la estructura de sensibilidad a la luz, llamada 'fitocromo', existía en dos estados estables. Cada estado es sensible a diferente onda, color y luz, desde el rojo hasta un rojo débil cercano al invisible infrarojo del espectro luminoso. Como el fitocromo absorbe fotones de una onda o de otra, cambia la forma y envía señales que ayudan a las plantas a saber cuándo florecer, producir clorofila y crecer.

"El fitocromo es como el interruptor de la luz natural", explica el biofísico de Brookhaven y director del estudio, Huilin Li. "Encontrar cómo este interruptor se activa o se apaga por una señal tan sutil como un único fotón de luz es fascinante", añade.

Los científicos explican que la molécula del fitocromo es demasiado dinámica para capturarla en una sola imagen usando técnicas como rayos X y la cristalografía. Por ello, los investigadores habían estudiado sólo las piezas rígidas y pequeñas de la molécula, obteniendo así información detallada, aunque fragmentada.

Ahora, mediante el uso de nuevas técnicas informáticas y de imagen, los investigadores de Brookhaven y sus colaboradores han reconstruido por primera vez una estructura detallada de un fitocromo completo.

El equipo estudió un fitocromo de una bacteria común que, según explican en el estudio publicado en 'Prooceding of the National Academy of Sciences', es bastante similar en bioquímica y funciona como los que se encuentran en las plantas, pero más fáciles de aislar. El biólogo de la Universidad de Wisconsin, Richard Vierstra, proporcionó las muestras.

El grupo de Li usó dos técnicas de imagen. Primero aplicaron una capa de metal pesado tintado a las moléculas de fitocromo para hacerlas más visibles y después las examinaron por medio de un microscopio de electrones. Esto produjo muchas imágenes en dos dimensiones desde varios ángulos para dar a los investigadores un bosquejo del mapa del fitocromo.

Los científicos también congelaron las moléculas en una solución para producir otra colección de imágenes, que pudiera estar libre de las técnicas de manchado. Para estas capturas, los científicos usaron un criomicroscopio electrónico.

EL FITOCROMO EN TRES DIMENSIONES

Asimismo, emplearon los ordenadores para calcular la media de las informaciones de cada técnica y después combinar la información, para construir un mapa tridimensional de la estructura completa del fitocromo. Así, ajustaron las estructuras de los fragmentos de fitocromo al nuevo mapa tridimensional para construir un modelo atómico para el fitocromo completo.

La nueva estructura revela una larga área retorcida de contacto entre las dos unidades individuales, según indican los científicos. La estructura apoya la idea de que la absorción de luz, de alguna manera, regula la fuerza o la orientación del contacto, y a través de unos cambios, transmite una señal por debajo de la longitud de la interfaz molecular.