De bacterias a cloroplastos
Investigadores del CONICET hallaron una pieza clave en el
funcionamiento del cloroplasto, una organela muy utilizada en biotecnología
para la generación de plantas modificadas.
Victoria Colombo, Germán Rosano y Eduardo Ceccarelli. Foto:
Gentileza IBR.
Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular
de Rosario (IBR, CONICET-UNR) descubrieron nuevos aspectos en los mecanismos
que controlan la degradación de proteínas en cloroplastos –organela que
participa en la fotosíntesis de plantas-. El hallazgo publicado que fue tapa de
la revista Plant and Cell Physiology, elegido Editor’s
Choice of the Month y Research Highlight, determinó que los procesos de
degradación de proteínas en los cloroplastos de las plantas y los de
bacterias no son tan similares, como se suponía.
“En las bacterias, existe una proteína llamada ClpS, que
reconoce los extremos N-terminales de las proteínas que van a destruirse y así
las dirige a la proteasa ClpAP que las degrada en cuestión de minutos.
Esto se conoce como regla N-terminal bacteriana”, explica Eduardo Ceccarelli,
investigador superior del CONICET y director del Laboratorio de Estructura,
Plegamiento y Función de Proteínas del IBR.
En la investigación, cuya primera autora es Victoria Colombo
del IBR, se concluyó que la diferencia en el reconocimiento de las ClpS de
plantas y bacterias, para que puedan eliminar a las proteínas según la ‘regla
N-terminal’ que presenten- se explica en que en su estructura tienen un
cambio estructural clave en el sitio de reconocimiento de sustratos: en donde
en todas las ClpS bacterianas había un residuo de metionina, en las ClpS de
plantas había un residuo de arginina altamente conservado.
“Nos dimos cuenta de que durante la evolución, el residuo de
metionina que selecciona los sustratos en ClpS bacterianas había cambiado a
arginina en plantas y eso alteró la regla N-terminal en la organela”, indica el
doctor Germán Rosano, investigador adjunto del Consejo, en el IBR, y autor
correspondiente del artículo. “Actualmente, estamos abocados en dilucidar cuál
es la regla N-terminal en cloroplastos, ya sabiendo que es distinta a la
bacteriana, a pesar que los componentes moleculares son los mismos”, explica.
Conocer la regla N-terminal en cloroplastos tiene
implicancias biotecnológicas. El cloroplasto es una organela muy utilizada para
generar plantas modificadas. “Si se desea enviar proteínas recombinantes a
cloroplastos o generar plantas transplastómicas, es importante diseñarlas con
extremos N-terminales estables. Si no, podrían ser degradadas en segundos,
haciendo inútil su función”, subraya Rosano.
La evolución de los cloroplastos
Según la teoría endosimbiótica, los cloroplastos provienen
de una bacteria fotosintética que fue tomada por una célula eucariota
ancestral, evento que ocurrió hace unos 1.500 millones de años. Por tal razón,
muchos mecanismos que ocurren en cloroplastos son similares a los que ocurren
en bacterias, como la replicación de su ADN, su proceso de división y
mecanismos de síntesis y degradación de proteínas.
Uno de los objetivos de la tesis de Victoria Colombo fue
probar esta hipótesis y para complementar los experimentos realizados en
Argentina, trabajó por tres meses en el laboratorio de Axel Mogk en el Zentrum
für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg, Alemania con una beca DAAD –Servicio Alemán
de Intercambio Académico-
El grupo del Mogk había dilucidado la regla N-terminal
bacteriana y el rol de ClpS en la misma. “El objetivo de la estadía era
utilizar las herramientas moleculares del grupo alemán para analizar si ClpS de
plantas se comportaba igual que la bacteriana”, explica Colombo. “Sin embargo,
los primeros experimentos habían mostrado que ClpS de cloroplastos no reconocía
ninguno de los aminoácidos desestabilizantes de la regla N-terminal
bacteriana”. Tomado de conicet rosario
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