Los biólogos Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU de Múnich han examinado más de cerca la distribución subcelular de proteínas e intermedios metabólicos en una planta modelo. Los resultados del estudio proporcionan nuevos conocimientos sobre la dinámica de los procesos metabólicos en las células.
Las células eucariotas, en este contexto, las células vegetales, contienen una variedad de compartimentos subcelulares en los que tienen lugar conjuntos específicos de reacciones enzimáticas. Además de los orgánulos clásicos, que están delimitados por las membranas intracelulares, la fase soluble del citoplasmacomúnmente conocido como el citosol es el sitio de transformaciones metabólicas definidas. La forma en que los procesos metabólicos en estos diversos compartimentos están regulados y coordinados es poco conocida. Uso del berro de tallo Arabidopsis thaliana como modelo, un equipo dirigido por el biólogo Thomas Nägele Profesor de Biología Evolutiva de Células Vegetales en LMU ahora ha logrado cuantificar la distribución subcelular de una amplia gama de proteínas y metabolitos en las células de la hoja, revelando así nuevos aspectos de ladinámica metabólica en estas células.El estudio aparece en El diario de la planta .
"A menudo se da el caso de que los efectos de los factores ambientales en el metabolismo de las plantas solo pueden caracterizarse vagamente, porque las células de las plantas no pueden ser interrogadas con la precisión necesaria", dice Nägele. "Por ejemplo, si ciertos productos del metabolismo se acumulan en respuestaal estrés ambiental, no ha sido posible determinar exactamente en qué parte de la célula se acumulan, ya sea en la vacuola de la planta llena de líquido que sirve como compartimento de almacenamiento, en la mitocondria que suministra energía a la célula, en el citosoldonde se producen muchas reacciones metabólicas o en otro lugar "
Él y sus colegas ahora han modificado un método convencional, conocido como "fraccionamiento no acuoso", para que sea compatible con los análisis de alto rendimiento. Con este enfoque, las células se pueden desmantelar en sus compartimentos componentes y el contenidode cada uno se puede analizar por separado.
La nueva estrategia de fraccionamiento permitió a los investigadores de LMU mostrar que una mutación incapacitante en la enzima citosólica hexoquinasa tiene un impacto significativo en los procesos que ocurren en los cloroplastos los sitios de fotosíntesis y las mitocondrias. La hexoquinasa cataliza la fosforilación de los carbohidratos., permite la producción de intermedios necesarios para muchas otras vías metabólicas, incluida la respiración de las plantas.
"Nuestros resultados demuestran que la glucosa se acumula en el citosol cuando la hexoquinasa es defectuosa, y esto se acompaña de un aumento en el nivel de glucosa en la vacuola, mientras que las concentraciones de los aminoácidos glicina y serina en las mitocondrias se reducen significativamente", Explica Nägele.
Estos dos aminoácidos son intermedios centrales en una importante vía metabólica conocida como fotorrespiración, que esencialmente contrarresta la fotosíntesis y es estimulada en particular por el estrés por sequía. Por lo tanto, la mutación en la hexoquinasa probablemente reduzca la capacidad fotorrespiratoria de la célula. Este supuesto esrespaldado por análisis adicionales del impacto de la mutación en proteínas que se sabe que juegan un papel importante en la mediación de la fotorrespiración.
"Nuestro estudio demuestra que los análisis a nivel subcelular pueden descubrir los principios centrales de los mecanismos reguladores que controlan el metabolismo de las plantas", dice Nägele. "Nuestros métodos mejorados nos han permitido identificar nuevos marcadores que ahora pueden emplearse en el futuroinvestigaciones "
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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