La regulación redox desde las bacterias primitivas a las plantas

José Pichel Andrés/DICYT El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA, centro del CSIC), ha publicado una revisión en la prestigiosa publicación científica Antioxidants & Redox Signaling en la que realiza un repaso por lo que se conoce como sistema de regulación redox a lo largo de la historia de la evolución, desde un tipo de bacterias primitivas hasta los cloroplastos, orgánulos de las células vegetales que se ocupan de la fotosíntesis.

Una reacción redox altera los estados de oxidación de dos especies químicas. Una cede electrones y se oxida, mientras la otra los acepta, en lo que se conoce como reducción. El nombre de oxidación se debe a que en la mayoría de estas reacciones la transferencia de electrones se produce por adquirir o ceder átomos de oxígeno. Los organismos aprovechan este proceso para regular procesos metabólicos.

“Hemos recopilado la información más actual sobre los sistemas de regulación redox en los cloroplastos de las células de las plantas comparándolos con el de sus ancestros, que se corresponden con las actuales cianobacterias y también realizan la fotosíntesis oxigénica”, explica a DiCYT Mónica Balsera, investigadora del Departamento de Estrés Abiótico del IRNASA. El resultado es que a lo largo de la evolución se han ido desarrollando mecanismos cada vez más sofisticados por esta vía, hasta el punto de que ahora permiten regular muchos aspectos esenciales de la fisiología de las plantas, como la germinación, la síntesis de clorofila y del almidón o la floración.

En la fotosíntesis

Por su línea de investigación, a este equipo de investigación le interesan especialmente los aspectos relacionados con la fotosíntesis. “Desde la regulación más básica en el organismo más primitivo, el sistema de regulación redox ha ido evolucionando hasta ser esencial para la supervivencia de las células”, comenta la especialista. Aunque el fenómeno ocurre en todos los organismos, “en las plantas es muy interesante porque producen oxígeno molecular a través de la fotosíntesis y los procesos oxidativos cobran más importancia”.

En colaboración con expertos internacionales como Bob Buchanan, investigador de la Universidad de California en Berkeley, el foco de las investigaciones de Mónica Balsera está puesto en las tiorredoxinas, una proteína que actúa como mediadora para que se produzca la transferencia de información redox y que, por lo tanto, es clave en numerosos procesos. A lo largo de la evolución, las moléculas que regulan las tiorredoxinas también han ido evolucionando.

Situaciones de estrés

“La tiorredoxina consigue modular la actividad de otras proteínas y, por lo tanto, de muchos procesos, y cada vez se descubren más”, apunta la científica del IRNASA. No sólo se trata de aspectos esenciales como la germinación o la floración, sino también la respuesta ante situaciones de estrés: calor, frío, lluvia, sequía, inundaciones o ausencia de nutrientes, por ejemplo.

Las plantas logran controlar la respuesta a estas situaciones gracias a las tiorredoxinas: “Lo que primitivamente fue una reacción oxidativa, es decir, basada en la presencia de oxígeno, ha ido evolucionando hacia una regulación más sofisticada. Así las plantas pueden controlar muchos procesos a partir de las tiorredoxinas simplemente por el hecho de que haya luz”.

Repercusiones

Aunque todo este conocimiento es ciencia básica y responde a “un interés intelectual”, a Mónica Balsera no se le escapan las innumerables aplicaciones que tiene. “Nosotros describimos los procesos que están involucrados en mecanismos de regulación redox y nos centramos en los cloroplastos, que realizan la fotosíntesis, pero gracias a ella se forma el oxígeno que respiramos y el CO2 que se fija y se transforma en biomasa”, apunta.

Por eso, las repercusiones últimas de la descripción de todos estos procesos son innumerables y permiten abrir nuevos caminos en el campo de la biotecnología. “Modificando los niveles de tiorredoxinas se pueden controlar muchos procesos, por ejemplo, en algunos cultivos se puede mejorar el rendimiento final cambiando el momento de la germinación”, indica.

	Referencia bibliográfica
	Balsera Monica, Uberegui Estefania, Schürmann Peter, and Buchanan Bob B.. Antioxidants & Redox Signaling. September 20, 2014, 21(9): 1327-1355. doi:10.1089/ars.2013.5817.